Ampero jėgos veikimo taikymas technologijoje
1820 metais danų fizikas Hansas Christianas Oerstedas padarė esminį atradimą: magnetinę kompaso adatą nukreipia viela, kuria teka nuolatinė elektros srovė. Taigi mokslininkas eksperimento metu nustatė, kad srovės magnetinis laukas nukreiptas tiksliai statmenai srovei, o ne lygiagrečiai jai, kaip būtų galima manyti.
Prancūzų fiziką Andre-Marie Ampere'ą taip įkvėpė Oerstedo eksperimento demonstravimas, kad jis nusprendė savarankiškai tęsti tyrimus šia kryptimi.
Amperas sugebėjo nustatyti, kad ne tik magnetinė adata yra nukreipta srovės laidininko, bet ir du lygiagretūs nuolatinės srovės laidininkai gali vienas kitą pritraukti arba atstumti, priklausomai nuo to, kokiomis kryptimis jie juda vienas kito atžvilgiu. laidai.
Paaiškėjo, kad elektros srovė sukuria magnetinį lauką, o magnetinis laukas jau veikia kitą srovę.Ampere padarė išvadą, kad srovę nešantis laidas veikia ir nuolatinį magnetą (rodyklė) tik todėl, kad magneto viduje uždarais takais teka ir daug mikroskopinių srovių, o praktiškai, nors magnetiniai laukai sąveikauja, šių magnetinių laukų šaltiniai, srovės. , yra atstumti. Magnetinės sąveikos nebūtų be srovių.
Dėl to tais pačiais 1820 metais Amperas atrado dėsnį, pagal kurį sąveikauja tiesioginės elektros srovės. Laidininkai, kurių srovės nukreiptos viena kryptimi, traukia vienas kitą, o laidininkai, kurių srovės nukreiptos priešingai, vienas kitą atstumia (žr. Ampero dėsnis).
Atlikdamas eksperimentinį darbą, Ampere'as nustatė, kad jėga, veikianti srovę nešantį laidą, įdėtą į magnetinį lauką, tiesiškai priklauso tiek nuo srovės I dydžio laide, tiek nuo magnetinio lauko indukcijos B dydžio. kurioje šis laidas įdėtas .
Ampero dėsnį galima suformuluoti taip. Jėga dF, kuria magnetinis laukas veikia srovės elementą dI, esantį B indukcijos magnetiniame lauke, yra tiesiogiai proporcinga srovei ir laidžiojo elemento ilgio dL vektorinei sandaugai, kurią sukelia magnetinė indukcijos B.
Ampero jėgos kryptį galima nustatyti pagal kairės rankos taisyklę. Ši jėga yra didžiausia, kai laidas yra statmenas magnetinės indukcijos linijoms. Iš esmės L ilgio laido, nešančio srovę I, įdėtą į indukcijos B magnetinį lauką alfa kampu su magnetinio lauko jėgos linijomis, stipris ampere yra lygus:
Šiandien galima teigti, kad visi elektriniai komponentai, kuriuose elektromagnetinis veiksmas įjungia elementą į mechaninį judėjimą, naudoja Ampero jėgą.
Elektromechaninių mašinų veikimo principas pagrįstas būtent šia jėga, pvz. elektros variklyje… Bet kuriuo momentu, veikiant elektros varikliui, dalis jo rotoriaus apvijos juda statoriaus apvijos dalies srovės magnetiniame lauke. Tai yra Ampero jėgos ir Ampero srovių sąveikos dėsnio pasireiškimas.
Šis principas bene labiausiai paplitęs elektros varikliuose, kur Taigi elektros energija paverčiama mechanine energija.
Generatorius iš esmės yra tas pats elektros variklis, realizuojantis tik atvirkštinę transformaciją: mechaninė energija paverčiama elektros energija (žr. Kaip veikia AC ir DC generatoriai?).
Variklyje rotoriaus apvija, per kurią teka srovė, iš statoriaus magnetinio lauko (kurį šiuo metu taip pat veikia norimos krypties srovė) veikia Ampero jėgą ir taip variklio rotorius patenka į sukamasis judesys, veleno sukimasis su apkrova.
Elektriniai automobiliai, tramvajai, elektriniai traukiniai ir kitos elektrinės transporto priemonės ratai sukasi dėl veleno, kuris sukasi veikiant Ampero jėgai kintamosios arba nuolatinės srovės variklyje. Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės varikliai naudoja amperus.
Lygiai taip pat veikia ir elektrinės spynos (lifto durys, vartai ir pan.), vienu žodžiu – visi mechanizmai, kur elektromagnetinis veikimas sukelia mechaninį judėjimą.
Pavyzdžiui, garsiakalbyje, kuris skleidžia garsą garsiakalbio garsiakalbiuose, membrana vibruoja, nes srovę tekančią ritę atstumia nuolatinio magneto, aplink kurį ji sumontuota, magnetinis laukas.Taip susidaro garso virpesiai – srovės stiprumas yra kintamas (kadangi srovė ritėje kinta kartu su atkuriamo garso dažniu) stumia difuzorių, generuodamas garsą.
Magnetoelektrinės sistemos elektriniai matavimo prietaisai (pvz., analoginiai ampermetrai) apima įmontuotą nuimamą vielinį rėmą tarp nuolatinio magneto polių… Rėmas pakabinamas ant spiralinių spyruoklių, per kurias išmatuota elektros srovė teka per šį matavimo prietaisą, iš tikrųjų per rėmą.
Srovei einant per rėmą, nuolatinio magneto magnetiniame lauke jį veikia Ampero jėga, proporcinga duotosios srovės dydžiui, todėl rėmas sukasi deformuodamas spyruokles. Kai ampero jėga yra subalansuota spyruoklės jėga, dangtelis nustoja suktis ir tuo metu galima paimti rodmenis.
Prie rėmo prijungta rodyklė, rodanti į matavimo prietaiso graduotą skalę. Rodyklės įlinkio kampas yra proporcingas bendrai per rėmą pratekančiai srovei. Rėmas paprastai susideda iš kelių apsisukimų (žr. Ampermetras ir voltmetro prietaisas).