Решение: Сила Ампера между проводниками
Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 расположены на одинаковом расстоянии $a$ друг от друга (см. рисунки 1 и 2). В каждом проводнике протекает электрический ток силой $I$. Токи во всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление результирующей силы, действующей на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3. Сделайте рисунок, указав в области проводника 1 векторы магнитной индукции полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.
Решение по шагам
5 шаговСогласно закону взаимодействия параллельных токов, проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются. Поэтому проводник 2 действует на проводник 1 силой, направленной от 1 к 2, а проводник 3 — силой, направленной от 1 к 3.
$$F = \frac{\mu_0 I^2 l}{2\pi a}$$Расстояния от проводника 1 до проводников 2 и 3 одинаковы, а токи имеют одинаковую силу, поэтому модули этих сил равны.
По правилу правой руки магнитные поля, созданные проводниками 2 и 3 в области проводника 1, имеют одинаковые по модулю векторы. Их составляющие вдоль направления от проводника 1 к середине стороны 2–3 взаимно компенсируются, а перпендикулярные составляющие складываются.
Сила Ампера определяется векторным произведением $\vec F = I\vec l \times \vec B$. Её направление совпадает с равнодействующей сил притяжения со стороны проводников 2 и 3.
Следовательно, результирующая сила, действующая на проводник 1, направлена от проводника 1 к середине отрезка, соединяющего проводники 2 и 3. На рисунке нужно показать два равных вектора сил к проводникам 2 и 3 и их равнодействующую по медиане.
Результирующая сила направлена от проводника 1 к середине отрезка между проводниками 2 и 3.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что параллельные токи, направленные одинаково, отталкиваются.
Направить результирующую силу к одному из проводников 2 или 3, не учитывая симметрию.
Перепутать направление магнитного поля с направлением силы Ампера.
Не указать на рисунке отдельные векторы магнитной индукции и их результирующий вектор.