電線に電流が流れると、電線を保護するために磁場が発生します。磁場はワイヤーの周りに円形のループを形成し、これらのループの強度はワイヤーと観察者の間の距離が増加するにつれて減少します。磁場の方向を決定するために、右手のグリップ ルールが適用されます。
- 人差し指と中指を通電導体に巻き付けます
- 親指は電流の流れる方向を示します。
- 磁場は指の方向によって示されます (多くの場合、見方によって時計回りまたは反時計回りと表現されます)
2 つの通電導体
互いに平行に配置された電流を運ぶ 2 本のワイヤの場合、ワイヤの磁場が相互作用し、ワイヤと導体の間に力が作用します。各ワイヤーに作用する力の大きさは同じですが、作用する方向は正反対です。これは、導体によって運ばれる電流の大きさがさまざまであっても当てはまります。
以下の図は、各ワイヤの周囲の磁界の方向が、磁界の方向を示す「 • x 」表記で示されている 2 つの例を示しています。図 A はワイヤを同じ方向に流れる電流を示し、図 B はワイヤを逆方向に流れる電流を示します。
力の方向の決定
導体間の領域の個々のフィールドの方向を見ると、力がどちらの方向に動いているかを判断できます:
- ダイアグラム A を使用すると、フィールドが互いに反対になり、引力が生じます。
- 同様に、ダイアグラム B ではフィールドが同じであるため、反発力が生じます。
経験則では、2 つの導体に同じ方向に電流が流れるときはいつでも、力は引力になり、電流が互いに反対方向に流れるときはいつでも、力は反発します。
2 つの平行な導体間の力の大きさの決定
電流が流れる 2 つの平行な導体間に作用する力の大きさは、多くの要因の影響を受けます。その中で最も重要なものは次のとおりです。
- 各導体を流れる電流
- 導体の長さはメートル単位で測定されます。
- 導体間の距離はメートル単位で測定されます。
電流が流れる 2 つの平行導体間に作用する力の大きさは、次の式を使用して計算できます:…
場所:
F/l 導体間の単位長さあたりの力 (Nm−1)
μ 0 は自由空間の透磁率 (4π × 10−7 NA−2)*
私 1 はワイヤ 1 の電流 (A) です
私 2 はワイヤ 2 の電流 (A) です
r は、導体を分離する距離です (m)
前のセクションで開発した概念を使用して、距離 r だけ離れた 2 つの長い直線で平行な導体間の力を計算することができます。図 1 は、ワイヤー、その電流、それらが生成するフィールド、およびそれらの相互作用の結果として相互に及ぼす力を示しています。ワイヤ 1 によって生成されるフィールドと、図のワイヤ 2 にかかる力を考えます (力 F2 と呼びます)。式によれば、距離 r での I1 による場は
アンペアの定義
l は、電流を運ぶ平行ワイヤのセグメントの長さであり、それらの間の力は、
その結果、導体の単位長さあたりの力は次のようになります
アンペアは、上記の条件に従って次のように定義されます。
空気中または真空中に 1 メートル離れて配置された無視できる断面積の 2 つの平行な無限に長い直線導体に一定の電流が流れている場合、電流は導体の単位長さあたり 2 x 10-7 ニュートンの力を受けます。アンペアとして。
ビオ・サバールの法則
電流が流れる導体から一定距離離れた空間内の点で生成される磁場は、磁気のビオ・サバールの法則によって定義され、導体を流れる電流によって生成される磁場は、誘導磁場として知られています。
ビオの法則によれば、サバールの「ある距離点で電流が流れる導体による磁界は、導体と点の間の距離の 2 乗に反比例し、磁界は導体の長さに正比例します。導体を流れる電流。」これはビオ・サバールの法則として知られています。
数学的には、
ここで、B =磁場強度
μ =自由空間の透過性
いいえ =ターン数
私 =現在の強度
R =半径
結論
距離 r だけ離れているため、2 つの並列電流 I1 と I2 の間の力は、単位長さあたりの大きさで、
電流が同じ方向に流れている場合、力は引力です。それらが反対方向に流れている場合、力は反発的です。
アンペアは、1 秒あたり 1 クーロンの流れに等しい電流の単位です
