소개
실험적으로 전류 흐름의 반대 방향을 가질 때 두 개의 전류 가공 도체가 근처에 배치 될 때, 이들 사이에는 전류 운반 도체를 더 가깝게 끌어 당기는 관찰 가능한 힘이 있음이 관찰되었다. 또한 전류 흐름의 방향이 동일 할 때 도체는 서로 격퇴합니다. 우리는 Biot-Savart 법칙을 준수하는 전류를 운반하는 도체의 결과로 자기장이 존재한다는 것을 알게되었습니다. 우리는 또한 외부 자기장이 전류를 운반하는 도체에 힘을 가하는 것을 발견했습니다. 이것은 Lorentz Force 공식의 결과입니다. 결과적으로, 서로 가까이 배치 된 두 개의 전류 가공 지휘자가 서로 (자기) 힘을 가해 줄 것입니다.
두 평행 전류 운반 도체 사이의 힘
Ampere는이 자기력의 특성과 전류의 크기, 도체의 크기 및 1820 년에서 1825 년 사이의 지휘자 사이의 거리에 대한 의존성을 연구했습니다. 그는 전자기의 마법에 의해 눈부신 열심히 일하는 과학자였습니다. 이 섹션에서는 Ampere의 힘든 작업을 더 잘 이해하기 위해 두 개의 병렬 전류를 구입하는 도체의 간단한 예를 사용합니다.
이 그림은 각각 D 및 운반 (평행) 전류 IA 및 IB로 분리 된 2 개의 긴 평행 도체 A와 B를 나타냅니다. 동일한 자기장 BA는 도체‘B’를 따라 모든 지점에서 도체‘A’에 의해 생성됩니다. 오른쪽 규칙에 따르면,이 필드의 방향은 아래쪽으로 (도체가 수평으로 배치 될 때). Ampere의 회로 법칙은 그 크기를 결정합니다.
ba =0ia2iad
BA 필드로 인해 현재 IB를 운반하는 도체 'B'는 옆으로 힘을 경험하게됩니다. 이 힘은 지휘자‘a’를 향합니다. 이 힘은 FBA 또는 a에 의해 야기 된 B 세그먼트 L의 힘으로 알려져있다. 이 힘의 크기는 다음과 같습니다.
fba =ib x l x ba
=0iaib2𝜋dl
위와 동일한 추론을 사용하여‘B’의 전류로 인해 길이 L의 길이 L 세그먼트에서 힘 팹을 계산할 수 있습니다. 그것은 FBA와 같은 규모를 가지고 있으며‘b’를 목표로합니다. 결과적으로 우리는
를 이끌어냅니다.fba =–fab.
이것은 뉴턴의 제 3 법칙에 따라 모든 행동이 동등하고 반대의 반응을 보인다고 명시하고 있습니다. 따라서 우리는 적어도 평행 도체와 정상 전류의 경우 Biot-Savart 법률과 Lorentz 힘이 Newton의 제 3 법칙과 일치하는 결과를 생성한다는 것을 보여주었습니다.
.위의 방정식에서, 우리는 같은 방향으로 흐르는 전류가 서로를 끌어들이는 것을 볼 수 있습니다. 반대로 지시 된 전류가 서로 격퇴한다는 것을 증명할 수 있으므로 별도의 계산이 필요하지 않습니다. 결과적으로, 우리는 이제 평행 전류가 유인되는 반면, 반자골 전류가 회복된다는 것을 알고 있습니다. 이 규칙은 정전기에서 찾은 것과 정대합니다. 같은 표시가있는 충전은 서로를 격퇴하지만 같은 부호를 가진 전류는 서로를 끌어들입니다.
Ampere의 정의
암페어는 정상 전류의 값으로, 무시할만한 크로스 섹션을 가진 두 개의 매우 길고 직선적 인 평행 도체가 진공에서 1 미터 떨어진 곳에있는 두 개의 매우 길고 직선 평행 도체에서 길이 당 2 x 10–7 뉴턴의 힘을 생성 할 수있는 정상 전류의 값입니다.
.이 Ampere 정의는 1946 년에 채택되었습니다. 순전히 학문적 정의입니다. 실제로 지구의 자기장을 제거해야하며 매우 긴 와이어는 적절한 형상이있는 다중 회전 코일로 교체해야합니다. 이 기계적 힘은 전류 균형으로 알려진 장치를 사용하여 측정됩니다. FBA가 단위 길이 당 FBA의 크기를 나타 내도록한다면. 그런 다음 위의 방정식을 사용하여 얻을 수 있습니다.
fba =0iaib2 0d
위의 표현은 7 개의 Si 기본 유닛 중 하나, 심지어 쿨롱 중 하나 인 암페어 (a)를 정의하는 데 사용됩니다. SI 전하 단위는 이제 암페어 측면에서 정의 될 수 있습니다.
1A의 상수 전류가 도체에 적용될 때, 1 초 안에 단면을 통해 흐르는 전하의 양은 하나의 쿨롱 (1c)입니다.
결론
전류 운반 도체는 자기 력을 나타내며, 따라서 자기장의 존재로 인해 서로를 향해 끌어와 회복됩니다. 지구 자기장의 영향을 줄이려면 장선 대신에 다중 회전 코일을 사용하여 도체의 자기 력을 감소시켜야합니다. 한 와이어의 힘은 다른 와이어의 자기장에 의해 발생한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 대부분의 학생들은 자기장을 고려하여 특정 와이어의 힘을 계산할 때 실수를합니다. 전류가 같은 방향으로 움직일 때, 힘은 끌린다. 그들이 반대 방향으로 움직일 때, 힘은 힘을 계산하는 동안 유일한 개념이어야합니다.
