การกระทำของสนามแม่เหล็กบนตัวนำที่มีกระแส
หากเราลองนำแม่เหล็กวงแหวนถาวรที่เหมือนกัน 2 อันมาประกบกันโดยมีขั้วตรงข้ามกัน เมื่อถึงจุดหนึ่งเมื่อพวกมันเข้าใกล้กันมากขึ้น พวกมันจะเริ่มดึงดูดกันและกันมากขึ้นเรื่อยๆ
และถ้าคุณพยายามนำแม่เหล็กตัวเดียวกันเข้ามาใกล้กันมากขึ้น แต่ด้วยขั้วที่มีชื่อเดียวกัน พวกมันจะไปขัดขวางการบรรจบกันนี้ในระยะหนึ่ง พวกมันจะพยายามแผ่ออกไปด้านข้างราวกับว่าพวกมันผลักกัน
ซึ่งหมายความว่าใกล้กับแม่เหล็กมีสสารที่ไม่มีสาระสำคัญที่แสดงคุณสมบัติเหล่านี้ ออกแรงทางกลต่อแม่เหล็ก และความแรงของผลกระทบนี้ไม่เท่ากันที่ระยะต่างๆ จากแม่เหล็ก ยิ่งอยู่ใกล้มากเท่าไรก็ยิ่งแข็งแรงมากขึ้นเท่านั้น . สิ่งที่จับต้องไม่ได้นี้เรียกว่า สนามแม่เหล็ก.
วิทยาศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กคือกระแสไฟฟ้า ในแม่เหล็กถาวร กระแสขนาดเล็กเหล่านี้อยู่ภายในโมเลกุลและอะตอม แต่มีกระแสดังกล่าวจำนวนมาก จำนวนมาก และสนามแม่เหล็กทั้งหมดคือสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กถาวร.
หากเราใช้ลวดที่มีกระแสไฟฟ้าแยกต่างหาก มันก็มีสนามแม่เหล็กด้วยและสนามแม่เหล็กนี้สามารถโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กอื่นได้ในลักษณะเดียวกัน นั่นคือตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กภายนอก
กฎของการทำงานร่วมกันของตัวนำกับกระแสและสนามแม่เหล็กถูกกำหนดขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส อังเดร-มารี แอมแปร์ ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19
แอมแปร์จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสนามแม่เหล็กได้รับผลกระทบจากแรงที่มีทิศทางและขนาดขึ้นอยู่กับขนาดและตำแหน่งสัมพัทธ์ของกระแสและเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่ตัวนำกระแสไฟฟ้าตั้งอยู่ กองกำลังนี้เรียกว่าวันนี้ ความแรงของแอมแปร์… นี่คือสูตรของเขา:
ที่นี่:
a คือมุมระหว่างทิศทางปัจจุบันกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
B — การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กภายนอกที่ตำแหน่งของตัวนำกระแสไฟฟ้า
I คือปริมาณกระแสในสายไฟ
l คือความยาวแอ็คทีฟของสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้า
ขนาดของแรงที่กระทำที่ด้านข้างของสนามแม่เหล็กบนตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้ามีค่าเท่ากับผลคูณของโมดูลัสของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของความยาวขององค์ประกอบตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็กและขนาดของกระแสไฟฟ้า ในตัวนำ และยังเป็นสัดส่วนกับไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของกระแสและทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
ทิศทางของแรงแอมแปร์ถูกกำหนดตามกฎมือซ้าย: หากมือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่ส่วนประกอบตั้งฉากของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B เข้าสู่ฝ่ามือ และนิ้วที่ยื่นออกมาสี่นิ้วชี้ไปในทิศทางของกระแส จากนั้น นิ้วหัวแม่มือที่งอ 90 องศา จะแสดงทิศทางของแรงที่กระทำต่อส่วนของเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้า นั่นคือ ทิศทางของแรงแอมแปร์
เนื่องจากสนามแม่เหล็กเป็นไปตามหลักการของการซ้อนทับของสนาม สนามแม่เหล็กของตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตัวนำนั้นตั้งอยู่จึงรวมกันในพื้นที่รอบๆ ตัวนำ
เป็นผลให้ภาพของปฏิสัมพันธ์ของกระแสกับสนามแม่เหล็กดูราวกับว่าเส้นลวดถูกผลักจากบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นมากกว่าไปยังบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นน้อยกว่า
บริเวณที่สนามแม่เหล็กแรงกว่าสามารถจินตนาการได้ว่าเต็มไปด้วยเส้นใยที่ยืดแน่น ซึ่งมีแนวโน้มที่จะผลักตัวนำไปในทิศทางที่เส้นใยอ่อนลง