Узаемадзеянне токаў у паралельных правадырах

Узаемадзеянне токаў вельмі добра вядома ў сучаснай электратэхніцы: яго ўлічваюць пры праектоўцы складаных ядзерных рэактараў тыпу «Токамак» і ў канструкцыях электрарухавікоў. Напрыклад, у апошніх назіраецца зрушэнне бліжэйшых віткоў абмоткі статара да абмоткі ротара. Так, пры «цяжкі» пуску магутных машын, калі ток дасягае максімальных дапушчальных значэнняў, можа назірацца пашкоджанне утрымлівальных абмотку шпуг. У дадзеным выпадку мае месца магнітнае ўзаемадзеянне токаў, якія праходзяць па двух розных абмотках. Іх верцяцца магнітныя палі аказваюць на праваднікі прыцягвальнае дзеянне. Вывучаючы ўзаемадзеянне токаў, звычайна разглядаюць менавіта магнітны тып ўзаемадзеяння, хоць на самай справе гэта тэма больш шырокая.

Уявім сабе трохфазную сетка, да кожнай лініі якой падключана свая група спажыўцоў. Пакуль іх сумарныя супраціву прыкладна роўныя, уся сістэма працуе ўстойліва, але варта істотна парушыцца балансу токаў, як надыходзіць рэжым, названы «перакос фаз», здольны вывесці абсталяванне з ладу. Таксама ўзаемадзеянне токаў адбываецца пры паралельным уключэнні некалькіх крыніц харчавання на адну і тую ж нагрузку. У гэтым выпадку, калі фазировка выканана правільна, адбываецца ператок токаў паміж крыніцамі (кароткачасова дапусцім), а вось пры неадпаведнасці фазных ліній атрымліваецца кароткае замыканне. Відавочна, што ўзаемадзеянне токаў выяўляецца па-рознаму. Ўсё ж часцей за ўсё прынята разглядаць Закон Ампера.

Калі паміж супрацьлеглымі полюсамі магніта (пастаяннае магнітнае поле) змясціць рухомую рамку, праз якую праходзіць ток, то яна павернецца на нейкі кут, вызначаны сілай ўзаемадзеяння двух магнітных палёў і скіраванасцю ліній напружанасці. Гэтая сіла была вызначана і сфармулявана ў 1820 годзе вядомым французскім фізікам А. М. Амперам.

У цяперашні час выкарыстоўваецца наступная фармулёўка: пры праходжанні току па правадыру тонкага перасеку, які знаходзіцца ў магнітным полі, сіла dF, якая аказвае ўздзеянне на пэўны ўчастак (dl) драты, знаходзіцца ў прамой залежнасці ад сілы току I і вектарнага творы даўжыні dl на значэнне магнітнай індукцыі B. Гэта значыць:

dF = (I * dl) * B,

дзе F, l, B - вектарныя велічыні.

Вызначэнне кірунку F звычайна ажыццяўляюць вельмі простым спосабам - правілам левай рукі. Думках левую руку неабходна размясціць такім чынам, каб лініі напружанасці магнітнай індукцыі (B) ўваходзілі ў яе адкрытую далонь пад вуглом 90 градусаў, 4 выпрямленных пальца паказвалі кірунак току (ад «+» да «-»), тады адагнуты пад прамым вуглом вялікі палец пакажа напрамак дзеючай на праваднік з токам сілы Ампера.

Найбольш вядомая сіла ўзаемадзеяння паралельных токаў. Фактычна гэта прыватны выпадак агульнага закона. Уявім два паралельных правадніка з токам у вакууме, даўжыня якіх бясконцая. Адлегласць паміж імі пазначым літарай «r». Кожны правадыр (токі I1 і I2) генеруе вакол сябе магнітнае поле, таму яны ўзаемадзейнічаюць. Лініі індукцыі ўяўляюць сабой акружнасці.

Кірунак вектару магнітнай індукцыі B1 вызначаецца па правіле свярдзёлка. Прывядзём формулу:

B1 = (m0 / 4Pi) * (2 * I1 / r);

дзе m0 -магнитная пастаянная; r - адлегласць; Pi - 3,14.

Ужыўшы формулу знаходжання сілы Ампера, атрымліваем:

dF12 = (I2 * dl) * B1;

дзе dF12 - сіла ўздзеяння поля правадыра 1 на правадыр 2.

Модуль сілы складае:

dF12 = (m0 / 4Pi) * (2 * I1 * I2 / r) * dl.

Калі даўжыня l раўняецца ад нуля да адзінкі, то:

F12 = (m0 / 4Pi) * (2 * I1 * I2 / r).

Гэта і ёсць тая сіла, якая дзейнічае на пэўную адзінку даўжыні провада з токам. Калі ведаць значэнне F, становіцца магчымым праектаваць надзейныя электрычныя машыны, якія прадугледжваюць дзеянне сілы Ампера. Яе таксама выкарыстоўваюць для вылічэнні значэння магнітнай пастаяннай. Трэба звярнуць увагу, што, зыходзячы з правілы левай рукі, вынікае: калі кірунак токаў супадае, то праваднікі прыцягваюцца, а інакш - адштурхваюцца.