अँपिअर नियम (Ampere law)

विद्युतप्रवाह (electric current) आणि त्यातून निर्माण होणारे चुंबकीय क्षेत्र (magnetic field) यांमधील संबंध स्पष्ट करणारा मूलभूत विद्युतचुंबकीय नियम.

भौतिकीविज्ञ हॅन्स क्रिश्चन ओर्स्टेड (Hans Christian Oersted) यांनी विद्युतप्रवाहामुळे चुंबकीय परिणाम निर्माण होत असल्याचे प्रयोगाद्वारे दाखवून दिल्यानंतर फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ आंद्रे मारी अँपिअर (Andre Marie Ampere) यांनी या परिणामाचे सैद्धांतिक स्पष्टीकरण मांडले. त्यामुळे त्यांच्या स्मरणार्थ या नियमाला अँपिअर नियम असे नाव देण्यात आले.

स्थिर विद्युतप्रवाह वाहणाऱ्या संवाहकाभोवती निर्माण होणारे चुंबकीय क्षेत्र हे विद्युतप्रवाहाच्या परिमाणावर आणि वितरणावर अवलंबून असते. त्यामुळे विद्युतप्रवाह हा चुंबकीय क्षेत्राचा मूलभूत स्रोत असून बंद वक्राभोवतीचे चुंबकीय परिणाम विद्युतप्रवाहाशी थेट संबंधित असतो. अँपिअर नियमानुसार कोणत्याही बंद वक्रावर चुंबकीय क्षेत्राचे रेषा समाकलन (line integral) हे त्या वक्राने वेढलेल्या पृष्ठभागातून जाणाऱ्या एकूण विद्युतप्रवाहाच्या प्रमाणात असते. अर्थात एखाद्या विशिष्ट मार्गावरील चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता ही त्या मार्गात समाविष्ट असलेल्या विद्युतप्रवाहावर अवलंबून असते. या नियमात एकूण विद्युतप्रवाहची दिशा उजव्या हाताचा नियम या आधारे काढण्यात येते. बंद वक्रातील विद्युतप्रवाहाची उजव्या हाताचा अंगठा ज्या दिशेने असतो, तो धन विद्युतप्रवाह, तर विरुद्ध दिशेला ऋण विद्युतप्रवाह गृहित धरून एकूण विद्युत प्रवाह काढले जाते.

अँपिअर नियमाचा वापर परिनलिकेच्या (सोलेनॉइड; solenoid) संरचनेच्या अभ्यासात होतो. सोलेनॉइडमध्ये अनेक फेऱ्यांची गुंडाळलेली तार असून त्यातून विद्युतप्रवाह वाहिल्यास त्याच्या आतील भागात जवळजवळ एकसमान चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. हा परिणाम विद्युतचुंबक (electromagnet) तयार करण्यासाठीसुद्धा वापरला जातो. उदा., विद्युतघंटा किंवा विद्युत मोटरमध्ये अँपिअर नियम प्रत्यक्ष उपयोगात येतो. या नियमाचे महत्त्व विद्युतचुंबकत्वाच्या (electromagnetism) विकासात अत्यंत मूलभूत आहे. विद्युत मोटार, जनित्रे, परिवर्तित्र (ट्रान्सफॉर्मर,) चुंबकीय उपकरणे आणि आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली यांचे सैद्धांतिक अधिष्ठान या नियमावर आधारित आहे.

अँपिअर नियम केवळ स्थिर विद्युतप्रवाहांसाठी किंवा कालस्वतंत्र परिस्थितीसाठी अचूक लागू होतो. परिवर्तनीय विद्युतक्षेत्र (time varying electric field) असलेल्या परिस्थितींमध्ये हा नियम अपुरा ठरतो. जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल (James Clerk Maxwell) यांनी या मर्यादांवर मात करून विस्थापन प्रवाह (displacement current) ही संकल्पना मांडून अँपिअर नियमांचा विस्तार केला.

संदर्भ :

• Griffiths, David J., Introduction to Electrodynamics, Prentice Hall Upper Saddle River, New Jersey, 1999.
• Halliday, D., Resnick, Walke, Jearl, Fundamental of Physics, John Wiley & Son, 2014

समीक्षक-संपादक : स्नेहा दिलीप खोब्रागडे