Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 расположены на одинаковом расстоянии $a$ друг от друга (см. рис. а и б). 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.
Возможное решение.
1. На проводник 1 со стороны проводников 2 и 3 действует результирующая сила, направленная вертикально вниз (см. рис.).
2. Вокруг проводников 2 и 3 возникает магнитное поле, линии индукции которого являются окружностями. Направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика (см. рисунок). Вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля в области проводника 1 определяется принципом суперпозиции: $\vec B_{23}=\vec B_2+\vec B_3$, где $\vec B_2$ и $\vec B_3$ — векторы индукции магнитных полей, созданных проводниками 2 и 3. Поскольку проводник 1 находится на одинаковом расстоянии $a$ от каждого из проводников 2 и 3, и по проводникам протекают токи одинаковой силы, то $|\vec B_2|=|\vec B_3|=B$.
3. Из геометрических построений видно, что угол между векторами $\vec B_2$ и $\vec B_3$ составляет 60°, а значит, $\alpha=30^\circ$. Следовательно, вектор индукции результирующего магнитного поля $\vec B_{23}$, созданного проводниками 2 и 3, направлен горизонтально влево (см. рис.).
4. Со стороны результирующего магнитного поля $\vec B_{23}$ на проводник 1 с током действует сила Ампера $\vec F_{A1}$, направление которой определяется правилом левой руки. Таким образом, результирующая сила, действующая на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3, направлена вертикально вниз.