Как взаимодействуют параллельные токи

Если пропустить через проводник электрический ток, вокруг него возникнет магнитное поле. Расположив рядом второй проводник с током, можно заставить магнитное поле первого проводника механически действовать на второй, и наоборот.

Инструкция

1. Характер взаимодействия двух параллельных проводников с током зависит от направления тока в каждом из них. При одинаковом направлении токов проводники отталкиваются, при противоположном - притягиваются. Сила, с которой проводники действуют друг на друга, определяется законом Ампера и зависит от следующих параметров: длины проводников l, расстояния между ними R, токов в них I₁ и I₂.
2. Помимо переменных, в формуле для рассчета силы взаимодействия проводников с током участвует и константа - магнитная постоянная, обозначаемая μ₀. Она равна 1,26*10^-6 и является безразмерной величиной. Умножьте токи в проводниках друг на друга, а затем на магнитную постоянную и на длину проводников. Результат поделите на произведение расстояния между проводниками на 2π. Если токи взяты в амперах, а длина и расстояние - в метрах, сила получится в ньютонах:
   
   F=(μ₀I₁I₂l)(2πR) [Н]
3. Подставьте в эту формулу токи, длины и расстояния, достижимые в реальных условиях (например, несколько ампер и несколько миллиметров), и вы убедитесь, что даже при значительных токах сила взаимодействия одиночных проводников мала. На практике для получения значительных сил взаимодействия при малых токах увеличивают количество параллельно расположенных проводников, ток в которых идет в одном направлении. Катушка с током представляет собой множество таких проводников, соединенных последовательно. Две катушки при тех же токах взаимодействуют значительно сильнее, чем два одиночных проводника, ведь сила умножается на количество витков.
4. Дополнительного увеличения силы взаимодействия можно добиться, снабдив катушки ферромагнитными сердечниками. Они характеризуются параметром, называемым магнитной проницаемостью. Это тоже безразмерная величина. Следует отметить, что оба приема не нарушают закона сохранения энергии. Ведь сила - не мощность. В статическом состоянии сила не производит работу, а вся мощность, потребляемая электромагнитом, полностью рассеивается в виде тепла. Именно поэтому электромагнит, потребляющий несколько ватт, способен предотвращать открывание двери усилием до 20 тысяч ньютонов. В динамическом же состоянии, когда ток через электромагнит меняет силу или даже направление, механическая мощность на выходе всегда меньше электрической на входе, а разница между ними также уходит на нагрев.