Metallisessa U-tangossa kulkee sähkövirta. Tangon haarojen välimatka on 0,50 cm ja yhdensuuntaisen osan pituus 0,85 m.

1. Kuinka suuri sähkövirta tangossa kulkee, jos haarojen välillä on 10,0 N suuruinen voima?
2. Pyrkivätkö tangon haarat toisiaan kohti vai toisistaan poispäin?

Ratkaisu

a. Kahden virtajohtimen välinen magneettinen voima

[[$\quad F=\mu_0 \dfrac{I_1I_2}{r}\cdot l$]]

U-tangossa kulkee sama sähkövirta, joten sähkövirrat [[$I_1=I_2$]] ovat yhtä suuret. Merkitään tangossa kulkevaa sähkövirtaa tunnuksella [[$I$]].

[[$\quad F=\mu_0 \dfrac{I^2}{r}\cdot l$]]

[[$\quad I^2=\dfrac{F\cdot r}{\mu_0\cdot l}$]]

[[$\quad I=\sqrt{\dfrac{F\cdot r}{\mu_0\cdot l}}$]]

[[$\quad I=\sqrt{\dfrac{10{,}0 \ \mathrm{N}\cdot 0{,}005 \ \mathrm{m}}{4\pi\cdot 10^{-7} \ \mathrm{\dfrac{Vs}{Am}}\cdot 0{,}85 \ \mathrm{m}}}=216{,}357 \ \mathrm{A}\approx 220 \ \mathrm{A}$]]

b. Sähkövirrat kulkevat tangon haaroissa vastakkaisiin suuntiin. Molemmissa haaroissa kulkevat sähkövirrat tuottavat haarojen väliin magneettikentän, jonka suunta on tasoon sisälle. Koska magneettikentät ovat samansuuntaiset, syntyy tangon haarojen välille hylkivä vuorovaikutus. Tangon haarat pyrkivät liikkumaan toisistaan poispäin.

 Takaisin