Arkusz prądowy jest prądem elektrycznym, który jest ograniczony do powierzchni, niż rozproszony po całej objętości przestrzeni. Arkusze prądowe pojawiają się w magnetphydrodynamice (MHD), nauce o przewodzących prąd płynach. Jeżeli prąd elektryczny przepływa przez część takiego płynu, siła magnetyczna próbuje go stamtąd wyrzucić, ściskając prąd w wąską warstwy.
Największym prądem, występującym w Układzie Słonecznym, jest tak zwany heliosferyczny arkusz prądowy. gruby na około 10 000 km, który rozciąga się od Słońca poza Pluton.
W plazmie astrofizycznej, takiej, jak korona słoneczna, arkusz prądowy może mieć stosunek rozmiarów (szerokość do grubości) sięgający 100 000:1. dla kontrastu, strony większości książek mają ten stosunek bliski 2000:1. Ponieważ arkusze prądowe są tak cienkie w porównaniu z ich szerokością, często są traktowane jak nieskończenie cienkie, o grubości równej zero. Jest to rezultat uproszczeń idealistycznej MHD. W rzeczywistości, żaden arkusz prądowy nie mógłby być nieskończenie cienki.
Arkusze prądowe w plazmie przechowują energię przez zwiększanie gęstości energii pola magnetycznego. W pobliżu silnych arkuszy znajduje się sporo niestabilności, skłonnych do załamywania się i powodowanie rekoneksji magnetycznej, uwalniającej gwałtownie nagromadzoną energię. Proces ten jest przyczyną rozbłysków słonecznych i stanowi jeden z problemów modulowanej magnetycznie fuzji jądrowej, która wymaga silnego prądu elektrycznego w gorącej plazmie.
Pole magnetyczne i nieskończone arkusze prądowe
Nieskończony arkusz prądowy można modelować jako nieskończoną ilość równoległych przewodów, niosących ten sam prąd. Zakładając, że każdy przewód niesie prąd I, oraz, że istnieje N przewodów na jednostkę długości, z prawa Ampere'a otrzymuje się pole magnetyczne:
- <math>\oint_{R} \mathbf{B}\cdot\mathbf{ds} = \mu_0 I_{enc}</math>
- <math>\oint_{R} B ds \cos{\theta} = \mu_0 I_{enc}</math>
R jest prostokątną pętlą otaczającą arkusz prądowy. Po dwóch stronach prostopadłych do arkusza, <math>\mathbf{B} = 0</math>, podczas, gdy <math>\cos (90) = 0</math>. W pozostałych dwóch stronach <math>\cos (0) = 1</math>, zatem, jeżeli S jest jedną równoległą stroną pętli o wymiarach L x W, całka upraszcza się do:
- <math>2\oint_{S} B ds = \mu_0 I_{enc}</math>
Ponieważ B jest stałe ze względu na wybraną ścieżkę, można je wyciągnąć z całki:
- <math>2B \oint_{S} ds = \mu_0 I_{enc}</math>
Całka wynosi:
- <math>2BL = \mu_0 I_{enc}</math>
Rozwiązując dla B, wstawiając dla Ienc (całkowity prąd zawarty w ścieżce R) jako I⋅N⋅L, oraz upraszczając:
- <math>B = \frac{\mu_0 I_{enc}}{2L}</math>
- <math>B = \frac{\mu_0 INL}{2L}</math>
- <math>B = \frac{\mu_0 IN}{2}</math>
W szczególności, natężenie pola magnetycznego nieskończonego arkusza prądowego nie zależy od odległości od arkusza.
Kierunek B można ustalić regułą prawej ręki.