测量两根平行载流长直导线之间的相互作用力,可以定义电流的单位。  一个电流元或者一段电流能够在空间中激发磁场,在磁场中的一个电流元或者一段电流会受到磁力的作用。由此看来,电流与电流之间必定存在相互作用,这是一个很自然的推论。在讨论两个电流元相互作用的问题中,我们曾经计算了两个平行同向的电流元之间的相互作用。接下来,我们将把这两个电流元拓展为两根无限长的平行同向载流直导线,考察它们之间的相互作用,这也是电流之间相互作用的最简单的实例。 假定两根无限长载流直导线上通过的电流分别为 和 ,两根导线之间的间距为 。将标记为 1 的载流导线视作施力者,根据《载流直导线激发的磁场》中给出的公式,这根无限长载流直导线在空间中任意点激发的磁场的磁感应强度其中 是场点与导线的距离, 是与导线和径向垂直的单位矢量。将标记为 2 的电流分割成无数个电流元,根据安培公式,每一个电流元受到的磁力接下来,一个很自然的想法是:对整根电流求积分,得到该载流直导线所受的力。不过,仔细观察上面的受力公式就会发现,当沿着导线积分时,磁感应强度是一个常矢量。这导致在积分式中除了积分变量,其余物理量都不随积分变量而变。这种情况带来的结果是,积分等于无穷大!事情怎么会这样呢?其实,两根无限长的载流直导线之间的力为无穷大,这并不难理解。在这里,问题的关键不是整根导线的受力,而是每一段有限长度的导线所受的力。因此,对上面的受力公式,我们不应该去求积分得到 “整根导线的受力”,而是将微分式改写成导数式,得到每单位长度的导线所受的力显然,这是一个朝向导线 1 的力,是吸引力。 把上述推导中的标记 1 和标记 2 互换,坐标轴建立在导线 2 上,重复推导过程,将得到相同的结果。从对称性的层面上看,导线 1 和导线 2 是对称的,把哪一根导线叫做导线 1,哪一根导线叫做导线 2,对问题的答案并没有影响。 用同样的方法可以推导两根无限长平行反向载流直导线的受力。结果发现,它们之间的相互作用力是排斥力。不过,无论是电流同向还是反向,两根导线之间的力的数值是一样的:如果两根导线上通过的电流强度的数值相等:,则它们之间的相互作用力公式 (1) 正是用来定义电流的单位的基本公式:将两根长直导线相隔 1 米平行放置,调节通入两根导线的电流强度,使单位长度的直导线之间的相互作用力等于 ,则通过每根导线的电流强度等于 1 安 (A)。
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