ينشئ التيار المار في سلك مجالاً مغناطيسياً دائرياً حوله، مثل دوران الماء حول فتحة التصريف.
في الواقع: حساب المجال المغناطيسي في المحركات والمولدات والمحولات الكهربائية، وتصميم مغناطيسات التصوير بالرنين المغناطيسي.
في عام 1820، بعد تجربة أورستد، طور أندريه ماري أمبير في غضون أسبوع نظرية تفاعل التيارات. استنتج أن الدوران التكاملي للمجال المغناطيسي على طول أي مسار مغلق يساوي التيار المار عبر الحلقة (مضروباً في ثابت μ0). التشبيه: كلما زاد تدفق السيارات على الطريق الدائري، اشتدت الدوامة الهوائية فوقه، فتلتف الرياح على طول حافته. لاحقاً، عمم ماكسويل القانون بإضافة تيار الإزاحة.
كيف يعمل
أمثلة: الرافعة المغناطيسية للخردة المعدنية، القفل الكهربائي للأبواب، انحراف إبرة البوصلة عند تشغيل جهاز كهربائي.
💡 باستخدام قانون أمبير، يمكن 'وزن' التيار، إذ تحدد موازين الأمبير شدة التيار بدقة عالية.
عندما تتحرك جسيمات مشحونة (تيار كهربائي) في موصل، ينشأ حوله مجال مغناطيسي (شكل خاص من المادة يسبب جذب المغناطيس). يحيط هذا المجال بالسلك على شكل حلقات غير مرئية. كلما زاد التيار، اشتد المجال. يربط قانون أمبير هذه الكميات: التكامل الخطي للمجال المغناطيسي على مسار مغلق حول الموصل يتناسب طردياً مع التيار.
كيف يعمل
أمثلة: الرافعة المغناطيسية للخردة المعدنية، القفل الكهربائي للأبواب، انحراف إبرة البوصلة عند تشغيل جهاز كهربائي.
💡 ابتكر أمبير طريقة بارعة لقياس شدة التيار، إذ أمرّ التيار في لولب، ومن تمدد النابض استنتج تفاعل اللفات.
قانون أمبير في صيغته التكاملية: ∮ B·dl = μ0 I_enc. هنا يُحسب التكامل على مسار مغلق، B المجال المغناطيسي، dl عنصر طول المسار، I_enc التيار الكلي عبر السطح المشدود على المسار. ينطبق على الفراغ والتيارات الثابتة. الصيغة التفاضلية: ∇×B = μ0 J، حيث J كثافة التيار. التعبيران متكافئان، لكن الثاني يصف المجال في كل نقطة.
تاريخ الاكتشاف
في عام 1820، لاحظ هانز كريستيان أورستد أن سلكاً يمر فيه تيار يحرف إبرة مغناطيسية. استلهم أندريه ماري أمبير هذا الاكتشاف، وفي غضون أسبوع قدم تقريراً بالقانون الكمي. أدرج جيمس كليرك ماكسويل القانون في معادلاته عام 1861 وأضاف تيار الإزاحة، مصححاً تناقضاً مع حفظ الشحنة.
كيف يعمل
يُستخدم القانون على نطاق واسع لحساب المجالات المغناطيسية في التكوينات المتناظرة: سلك مستقيم، لولب، ملف حلقي. حدود الصلاحية: للتيارات الثابتة فقط؛ عند تغير الحقول الكهربائية زمنياً، يجب مراعاة تيار الإزاحة. في وجود المواد المغناطيسية تصبح العلاقة أكثر تعقيداً.
ملاحظات
القانون الأصلي لا يصف المجال المغناطيسي الدوامي في المكثف أثناء الشحن; يتطلب القانون تناظراً للتكامل التحليلي; في الأوساط المغناطيسية غير الخطية، ترتبط B و H بشكل معقد