Magnetni sili med tokovodnikoma. Uvodno temo namenjamo magnetnim silam med ravnimi vzporednimi tokovodniki. Če rišemo vodnik(e) v prerezu, označimo referenčno smer toka v list s »´« (krilcem puščice), iz lista pa s »·« (ostjo krilca). Če je, na primer, vrednost toka v list (papir) -5 A, potem je iz lista njegova vrednost 5 A (slika 1).

Začnimo kar s primerom dveh ravnih vzporednih vodnikov dolžine l, ki ležita na medosni oddaljenosti d in vodita enosmerna toka I in I₁ (slika 2).

Iz merjenj magnetne sile med njima sledi: 1) absolutni vrednosti sil na en ali drug vodnik sta enaki, 2) če imata toka isto smer, sta sili privlačni, v nasprotnem sta odbojni, in 3) absolutni vrednosti sil sta presorazmerni produktu tokov in dolžini vodnikov ter obratnosorazmerni z medosno oddaljenostjo. V mednarodnem merskem sistemu SI zapišemo absolutno vrednost magnetne sile takole:

V izrazu je m₀ že znana konstanta, permeabilnost praznega prostora, ki ima v SI dano vrednost; ko jo vstavimo v zgornjo enačbo, dobimo formulo:

Zgled 1. Imejmo primer daljnovodnega dvojčka, para vzporednih vodnikov ene faze, ki vodita celoten tok 1000 A, vsak polovico, in sta v medosni razdalji 40 cm. Izračunajmo magnetni sili na vodnika na dolžini 300 m med stebroma daljnovoda! Þ Po vstavitvi podatkov sledi:

Zaradi istosmernosti tokov sta sili privlačni. Poleg vrednosti tokov je odločilna tudi dolžina vodnikov, zato je včasih primerneje izraziti silo v N na meter vodnika; v tem primeru je treba rezultat deliti s 300 m, kar da 0,125 N/m.

Definicija enote amper. Ponovimo definicijo ampera iz prvega razdelka: »Amper ali ampère je enota za električni tok. Amper je stalni električni tok, ki pri prehodu skozi dva premočrtna, vzporedna, neskončno dolga vodnika zanemarljivega krožnega prereza, postavljena v vakuum v medsebojni razdalji 1 m, povzroča med njima silo 2×10^-7 njutna na meter.«

V izraz za magnetno silo med tokovodnikoma vstavimo podatke,

pa že dobimo to, kar sporoča definicija. Amper je torej (v resnici) izpeljana enota. Določena je s silo in razdaljo, če pa jo sprejemamo kot osnovno enoto, sledi iz definicije potrebna konstanta m₀ oziroma permeabilnost vakuuma, ki velikostno in dimenzijsko uskladi relacijo med silo, tokoma in oddaljenostjo.

Magnetne sile med vzporednimi ravnimi tokovodniki. Če bo vzporednih vodnikov več, bo sila na vsakega izmed njih seštevek delnih sil, ker pa je sila vektor, bo potrebno te vektorsko sešteti.

Zgled 2. Imejmo sistem treh vzporednih vodnikov, ki ležijo v skupni ravnini; prvi do drugega in drugi do tretjega so v oddaljenosti d = 1 m; toki so: I₁ = 200 A, I₂ = 400 A in I₃ = 200 A (slika 3).

Izračunajmo silo na desni tokovodnik na dolžini 50 m! Þ Srednji tokovodnik deluje na desnega odbojno, s silo v desno:

levi tokovodnik pa deluje na desnega privlačno, s silo v levo:

Rezultančna sila na tretji vodnik je usmerjena v desno in ima vrednost 0,6 N. Ni težko videti, da je tolikšna sila tudi na levi vodnik, vendar v levo, sila na srednjega pa je enaka nič, saj sta si magnetni sili zaradi stranskih dveh nasprotni.

Zgled 3. Imejmo spet te tri vodnike, vendar tokrat tako, da so eden od drugega oddaljeni za d = 2 m; v prerezni sliki ležijo v ogliščih enakostraničnega trikotnika (slika 4).

Izračunajmo silo na zgornji tokovodnik! Þ Prvi in tretji tokovodnik odbijata drugega od sebe s silama:

Sili sta enakih absolutnih vrednosti, vendar drugačnih smeri, oklepata kot 60 °; rezultančna sila je usmerjena navzgor, njena absolutna vrednost pa je: