חוק אמפר אומר שמקורות השדה המגנטי הם זרמים חשמליים. כלומר, זרם חשמלי (תנועה של מטענים) יוצר סביבו שדה מגנטי. בניסוח אינטגרלי, האינטגרל של השדה המגנטי לאורך מעגל סגור שווה לזרם העובר דרך כל משטח הנשען על אותו מסלול. בניסוח דיפרנציאלי זה מובא על ידי הרוטור של השדה המגנטי שווה לצפיפות הזרם (J) מוכפל בקבוע פרמאביליות הריק μ0.
אם הזרם עובר בתיל ישר ואינסופי עם סימטריה גלילית, השדה המגנטי סביבו הוא משיק למעגלים סביב התיל. כיוון השדה נקבע על ידי כלל יד ימין. גודלו יורד ביחס הפוך למרחק r מהתיל. באופן פורמלי מתקבל B = μ0 I /(2π r).
הגרסה המקורית תקפה רק אם השדה החשמלי אינו משתנה בזמן. מקסוול שם לב לבעיה כשמיישמים את החוק במערכת עם קבל (המרכיב שמאחסן מטען חשמלי). בחשבון אינטגרלי נוצרה סתירה בין בחירת משטחים שונים הנשענים על אותו מעגל: לפעמים יראה כאילו לא עובר זרם דרך המשטח, ולפעמים כן. מקסוול פתר את הבעיה על ידי הוספת מונח של "צפיפות זרם העתקה" (ε0 ∂E/∂t). המונח הזה מתאר זרם מדומה שנוצר כתוצאה משתנות השדה החשמלי בזמן (∂E/∂t), והוא מוסיף רוטור של שדה מגנטי גם כאשר אין זרם ממשי.
בצורה דיפרנציאלית חוק אמפר-מקסוול נכתב כך: רוטור B = μ0 (J + J_d), כאשר J_d = ε0 ∂E/∂t. התיקון הזה סידר את הסתירה וסלל את הדרך למשוואות מקסוול המלאות.
גילוי זה הראה ששינוי של שדה חשמלי יכול ליצור שדה מגנטי, וביחד עם שאר משוואות מקסוול הסביר את קיום גלים אלקטרומגנטיים, כולל האור.
ביחידות cgs נוסח החוק כולל את התיקון ונכתב כך: רוטור B = (4π/c) J + (1/c) ∂E/∂t, כאשר c היא מהירות האור. בצורה אינטגרלית מופיע מונח שמכיל את השינוי בזמן של הזרם החשמלי או השטף החשמלי.
חוק אמפר אומר: זרם חשמלי יוצר שדה מגנטי. זרם חשמלי זה תנועה של חלקיקים מטעונים.
אם זרם עובר בתיל ישר ארוך, השדה סביב התיל מסתובב במעגלים סביבו. אפשר למצוא את כיוון השדה בעזרת כלל יד ימין. השדה קטן יותר ככל שמתרחקים מהתיל.
מקסוול גילה שאם השדה החשמלי משתנה בזמן, זה גם יוצר שדה מגנטי. זה חשוב במיוחד בקבל, שהוא מכשיר ששומר מטענים. בלי התיקון של מקסוול, החוק היה נותן תוצאות סותרות.
מקסוול הוסיף מילה חדשה: "צפיפות זרם העתקה". זה אומר שיש אפקט דומה לזרם, אבל הוא נובע משתיית השדה החשמלי בזמן. התיקון הזה אפשר להבין מדוע יש גלים אלקטרומגנטיים, כמו אור.
בצורה אחרת של מדידות (שקוראים לה cgs) גם מוסיפים מונח בשינוי של השדה החשמלי בזמן. שם מופיעה גם מהירות האור.
תגובות גולשים