Công cụ này làm gì?
Hai dây dẫn thẳng, dài và song song khi mang dòng điện sẽ tác dụng lực từ lên nhau. Công cụ này tính lực trên mỗi đơn vị chiều dài và tổng lực giữa chúng, dựa vào cường độ dòng điện trong từng dây (I₁, I₂), khoảng cách giữa hai dây (d) và chiều dài dây (L). Hai dòng điện cùng chiều thì hút nhau; hai dòng điện ngược chiều thì đẩy nhau. Đây là một quy luật vật lý phổ quát, áp dụng được ở mọi nơi.
Cách sử dụng
Nhập cường độ dòng điện trong mỗi dây theo đơn vị ampe, khoảng cách giữa tâm hai dây theo mét, và chiều dài đoạn dây mà bạn muốn tính tổng lực, cũng theo mét. Công cụ sẽ trả về lực trên mỗi mét (N/m) và tổng lực (N).
Giải thích công thức
Lực trên mỗi đơn vị chiều dài được xác định theo định luật lực Ampère:
$$\frac{F}{L} = \frac{\mu_0 \, \text{I}_1 \, \text{I}_2}{2\pi \, \text{d}}$$
trong đó \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \ \text{T}\cdot\text{m/A}\) là độ từ thẩm của chân không (\(\approx 1{,}2566 \times 10^{-6}\)). Nhân với \(L\) sẽ ra tổng lực. Trước đây, chính mối quan hệ này từng được dùng để định nghĩa đơn vị ampe.
Ví dụ minh họa
Hai dây dẫn cùng mang dòng 10 A, cách nhau 0,1 m, với chiều dài 1 m. Khi đó $$\frac{F}{L} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10 \times 10}{2\pi \times 0{,}1} = \frac{1{,}2566 \times 10^{-6} \times 100}{0{,}6283} = \frac{1{,}2566 \times 10^{-4}}{0{,}6283} \approx 2{,}0 \times 10^{-4} \ \text{N/m}.$$ Trên đoạn dây dài 1 m, tổng lực cũng vào khoảng \(\approx 2{,}0 \times 10^{-4} \ \text{N}\).
Câu hỏi thường gặp
Hai dây hút nhau hay đẩy nhau? Hai dòng điện song song cùng chiều thì hút nhau; hai dòng điện ngược chiều thì đẩy nhau. Công cụ này trả về độ lớn của lực.
Nên dùng đơn vị nào? Ampe cho dòng điện và mét cho khoảng cách và chiều dài, kết quả lực sẽ có đơn vị niutơn (N).
Công thức này đúng với mọi hình dạng không? Công thức giả định các dây dẫn thẳng, dài và song song, có chiều dài lớn hơn nhiều so với khoảng cách giữa chúng, đặt trong chân không (hoặc không khí).
