Как протекает ток перпендикулярно проводу?

Этот ответ дает отличное объяснение того, как накапливается поверхностный заряд, чтобы заставить ток двигаться перпендикулярно проводу: https://physics.stackexchange.com/a/102936/41086

Однако это не касается магнитного поля . Движущиеся заряды создают магнитное поле, поэтому в дополнение к электрическому полю, действующему на заряды, действует и магнитное поле.

Ответ не объясняет, какое влияние (если таковое имеется) магнитного поля, создаваемого движущимися зарядами в переходном состоянии, оказывает на накопление заряда или влияние магнитного поля в устойчивом состоянии.

Так может ли кто-нибудь объяснить мне, как ток течет перпендикулярно проводу, принимая во внимание генерируемое магнитное поле ? По сути, я ищу расширение ответа, на который я ссылался выше, включая информацию об устойчивом состоянии и принимая во внимание магнитное поле.

Вы пытались оценить влияние магнитного поля в этом случае? Я имею в виду, что это сравнение | Е → | с | в | . | Б → | (единицы СИ) для электронов в проводе. Если второе намного меньше, а первое, то никакого существенного влияния магнитного поля быть не должно.
@user23873 user23873 Это кажется хорошим подходом, но я понятия не имею, как получить приблизительную оценку.
Если я хочу сказать, я бы использовал что-то вроде скорости Ферми ( α с ≈ 1 / 137 с ) для скорости частицы и с | Б → | "=" | Е → | . После следующего понедельника я, вероятно, смогу дать более приличный ответ.
@hydro парень, что будет в следующий понедельник?

Ответы (2)

Давайте смоделируем реальный провод как два бесконечно тонких проводника, несущих ток 1 мА на расстоянии 1 мм друг от друга.

Б "=" мю я 2 π р
Ф "=" д в Б

Подключив это и учитывая, что скорость тока составляет одну треть скорости света (близкую к фактическому значению, в зависимости от провода), мы получаем, что ускорение, действующее на каждый электрон, имеет порядок 10 12 м / с 2 Расчет в Wolfram|Alpha. Это довольно большое число, поэтому моя первая модель выглядит причудливо.

Нам нужно что-то получше. Возьмите отрезок провода, по поверхности которого течет ток. Вы хотите увидеть магнитное поле в самой верхней точке, создаваемое для каждой точки поверхности. Первое, что вы заметите, это то, что для каждой точки та, что на противоположной стороне, будет иметь магнитное поле, которое частично компенсирует друг друга. Если посмотреть на провод со стороны, куда идет ток, останется только компонент слева. ПРИМЕЧАНИЕ: чем ближе к вершине, тем интенсивнее это будет, но также и сильнее подавление.

Теперь, куда указывает магнитная сила? К центру провода. Итак, когда электроны текут, они будут отталкиваться к середине, но это также сблизит их и, следовательно, усилит отталкивание.

Итак, что происходит в конце? Если провод достаточно мал, магнитные силы достаточно сильны, чтобы вталкивать внутрь электроны, и ток течет по всему телу провода. Если вы сделаете его достаточно толстым, более сильные компоненты этой силы, исходящие с противоположной стороны проволоки, будут дальше, поэтому поток останется на поверхности. Это одна из причин, по которой толстые провода должны быть сделаны из множества маленьких, связанных вместе. Остальные: его легче согнуть, и если есть один дефект (трещина, например), он порвет только это волокно, а не весь кабель.

Комментарий к значению ускорения. Значение само по себе не важно, важно смещение, которое оно вызывает в течение времени, когда оно приводится в действие.
На самом деле это очень хороший момент. Предполагая наносекундный провод (как учила нас Грейс Хоппер), 10^{12} \cdot 10^{-12}^2 = 10^{-12} м = 10^{-9} мм .
Скорость волн в кабеле, которая фактически сравнима с с , это не реальная скорость в носителей заряда. Для медного провода диаметром 1 мм, по которому течет 1 ампер, и в предположении, что на атом приходится один носитель заряда, средняя скорость носителей заряда составляет порядка 0,1 мм/с.
@Davidmh Незначительный момент: ускорение м / с 2

Для медленно движущихся зарядов магнетизм — это всего лишь релятивистская поправка, поэтому относительная величина его эффекта равна О ( в 2 / с 2 ) . С в очень мала для зарядов в проводе (менее 1 см/с), эффект будет незначительным.

Поскольку параллельные токи притягиваются, ток будет притягиваться к центру провода совсем чуть-чуть.

Как протекает ток перпендикулярно проводу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v