Amperes lov

I denne artikkelen skal vi snakke om Amperes lov, en av elektrodynamikkens grunnleggende lover. Ampere-styrken er på jobb i dag i mange elektriske maskiner og installasjoner, og takket være Ampere-styrken på 1900-tallet ble fremskritt knyttet til elektrifisering i mange produksjonsområder mulig. Amperes lov er standhaftig den dag i dag og fortsetter trofast å tjene moderne ingeniørkunst. Så la oss huske hvem vi skylder denne fremgangen og hvordan det hele begynte.

I 1820 kunngjorde den store franske fysikeren Andre Marie Ampere sin oppdagelse. Han snakket ved Vitenskapsakademiet om fenomenet samspillet mellom to strømførende ledere: ledere med motsatte strømmer frastøter hverandre, og med likestrøm tiltrekker de hverandre. Ampere antydet også at magnetisme var helt elektrisk.

I noen tid utførte forskeren sine eksperimenter og bekreftet til slutt antagelsen hans. Til slutt, i 1826, publiserte han The Theory of Electrodynamic Phenomena Derived Exclusively from Experience.Fra det tidspunktet ble ideen om en magnetisk væske avvist som unødvendig, siden magnetisme, som det viste seg, var forårsaket av elektriske strømmer.

Ampere konkluderte med at permanente magneter også har elektriske strømmer inne, sirkulære molekylære og atomære strømmer vinkelrett på aksen som går gjennom polene til en permanent magnet. Spolen oppfører seg som en permanent magnet som strømmer gjennom i en spiral. Ampere fikk full rett til selvsikkert å hevde: "alle magnetiske fenomener er redusert til elektriske handlinger."

I løpet av sitt forskningsarbeid oppdaget Ampere også forholdet mellom kraften i samspillet mellom strømelementer og størrelsen på disse strømningene, han fant også et uttrykk for denne kraften. Ampère påpekte at kreftene for samhandling av strømmer ikke er sentrale, som gravitasjonskrefter. Formelen som Ampere utledet er inkludert i hver lærebok om elektrodynamikk i dag.

Ampere fant at strømmer fra motsatt retning frastøter og strømmer fra samme retning tiltrekker seg, hvis strømmene er vinkelrette, er det ingen magnetisk interaksjon mellom dem. Dette er resultatet av forskerens undersøkelse av interaksjonene mellom elektriske strømmer som de sanne grunnårsakene til magnetiske interaksjoner. Ampere oppdaget loven om mekanisk interaksjon av elektriske strømmer og løste dermed problemet med magnetiske interaksjoner.

For å klargjøre lovene som kreftene ved mekanisk interaksjon av strømmer er relatert til andre størrelser, er det mulig å gjennomføre et eksperiment som ligner på Amperes eksperiment i dag.For å gjøre dette er en relativt lang ledning med strøm I1 festet stasjonær, og en kort ledning med strøm I2 gjøres bevegelig, for eksempel vil undersiden av den bevegelige rammen med strøm være den andre ledningen. Rammen er koblet til et dynamometer for å måle kraften F som virker på rammen når strømførende ledere er parallelle.

Til å begynne med er systemet balansert og avstanden R mellom ledningene i forsøksoppsettet er betydelig mindre sammenlignet med lengden l på disse ledningene. Hensikten med forsøket er å måle frastøtende kraften til ledningene.

Strømmen, i både stasjonære og bevegelige ledninger, kan reguleres ved hjelp av reostater. Ved å endre avstanden R mellom ledningene, ved å endre strømmen i hver av dem, kan man enkelt finne avhengigheter, se hvordan styrken på den mekaniske vekselvirkningen til ledningene avhenger av strømmen og av avstanden.

Hvis strømmen I2 i den bevegelige rammen er uendret og strømmen I1 i den stasjonære ledningen øker med et visst antall ganger, vil kraften F av samspillet mellom ledningene øke med samme mengde. Tilsvarende utvikler situasjonen seg hvis strømmen I1 i den faste ledningen er uendret og strømmen I2 i rammen endres, så endres interaksjonskraften F på samme måte som når strømmen I1 endres i den stasjonære ledningen med en konstant strøm I2 i rammen. Dermed kommer vi til den åpenbare konklusjonen - samhandlingskraften til ledningene F er direkte proporsjonal med strømmen I1 og strømmen I2.

Hvis vi nå endrer avstanden R mellom de samvirkende ledningene, viser det seg at når denne avstanden øker, avtar og avtar kraften F med samme faktor som avstanden R.Dermed er kraften til den mekaniske interaksjonen F av ledningene med strømmene I1 og I2 omvendt proporsjonal med avstanden R mellom dem.

Ved å variere størrelsen l på den bevegelige ledningen er det enkelt å sikre at kraften også er direkte proporsjonal med lengden på den samvirkende siden.

Som et resultat kan du angi proporsjonalitetsfaktoren og skrive:

Denne formelen lar deg finne kraften F som magnetfeltet generert av en uendelig lang leder med strøm I1 virker på en parallell seksjon av en leder med strøm I2, mens lengden på seksjonen er l og R er avstanden mellom de samvirkende lederne. Denne formelen er ekstremt viktig i studiet av magnetisme.

Sideforholdet kan uttrykkes i form av magnetkonstanten som:

Deretter vil formelen ha formen:

Kraften F kalles nå Amperes kraft, og loven som bestemmer størrelsen på denne kraften er Amperes lov. Amperes lov kalles også en lov som bestemmer kraften som et magnetfelt virker på en liten del av en strømførende leder:

«Kraften dF som magnetfeltet virker på elementet dl til lederen med en strøm i magnetfeltet er direkte proporsjonal med styrken til strømmen dI i lederen og vektorproduktet til elementet med lengden dl av leder og magnetisk induksjon B «:

Retningen til Amperes kraft bestemmes av regelen for beregning av vektorproduktet, som er praktisk å huske ved å bruke venstrehåndsregelen, som refererer til grunnleggende lover innen elektroteknikk, og Ampere kraftmodulen kan beregnes med formelen:

Her er alfa vinkelen mellom den magnetiske induksjonsvektoren og strømretningen.

Åpenbart er Ampere-kraften maksimal når elementet til den strømførende lederen er vinkelrett på linjene med magnetisk induksjon B.

Takket være Amperes kraft fungerer mange elektriske maskiner i dag, hvor strømførende ledninger samhandler med hverandre og med et elektromagnetisk felt. Flertallet av generatorer og motorer bruker på en eller annen måte Ampere-strøm i sitt arbeid. Rotorene til elektriske motorer roterer i magnetfeltet til statorene deres på grunn av amperes kraft.

Elektriske kjøretøy: sporvogner, elektriske tog, elektriske biler - de bruker alle Amperes kraft for å få hjulene til å gå rundt. Elektriske låser, heisdører, etc. Høyttalere, høyttalere - i dem samhandler magnetfeltet til den nåværende spolen med magnetfeltet til en permanent magnet, og danner lydbølger. Til slutt blir plasmaet komprimert i tokamaks på grunn av Amperes kraft.