Ampere jõu mõju rakendamine tehnoloogias

1820. aastal tegi Taani füüsik Hans Christian Oersted põhjapaneva avastuse: kompassi magnetnõela suunab kõrvale alalisvoolu kandev traat. Nii leidis teadlane katses, et voolu magnetväli on suunatud täpselt vooluga risti, mitte sellega paralleelselt, nagu võiks arvata.

Prantsuse füüsik Andre-Marie Ampere sai Oerstedi katse demonstreerimisest nii inspiratsiooni, et otsustas omal käel selles suunas uurimistööd jätkata.

Ampere suutis kindlaks teha, et voolu juhtiv juht mitte ainult ei kaldu magnetnõela, vaid kaks paralleelset alalisvoolu juhtivat juhti võivad üksteist kas tõmmata või tõrjuda – olenevalt sellest, mis suunas nad nendes voolud üksteise suhtes liiguvad. juhtmed.

Selgus, et elektrivool tekitab magnetvälja ja magnetväli mõjub juba teisele voolule.Ampere jõudis järeldusele, et voolu kandev juhe mõjub ka püsimagnetile (nool) ainult seetõttu, et magneti sees liiguvad suletud radadena ka paljud mikroskoopilised voolud ning praktikas, kuigi magnetväljad interakteeruvad, on nende magnetväljade allikad, voolud. , on tõrjutud. Ilma vooludeta poleks magnetilist vastasmõju.

Selle tulemusena avastas Ampere samal 1820. aastal seaduse, mille kohaselt elektrilised alalisvoolud interakteeruvad. Ühes suunas suunatud vooluga juhid tõmbavad üksteist ja vastupidise vooluga juhid tõrjuvad üksteist (vt - Ampere'i seadus).

Ampere leidis oma katsetöö tulemusena, et magnetvälja asetatud voolu juhtivale juhtmele mõjuv jõud sõltub lineaarselt nii juhtmes oleva voolu I suurusest kui ka magnetvälja induktsiooni B suurusest. millesse see traat asetatakse .

Ampere'i seaduse saab sõnastada järgmiselt. Jõud dF, millega magnetväli mõjub vooluelemendile dI, mis asub induktsiooni B magnetväljas, on otseselt võrdeline vooluga ja juhtiva elemendi dL pikkuse vektorkorrutisega magnetinduktsiooni B poolt.

Ampere'i jõu suuna saab määrata vasaku käe reegliga. See jõud on suurim, kui traat on risti magnetinduktsiooni joontega. Põhimõtteliselt on ampri tugevus L pikkusega juhtme jaoks, mis kannab voolu I, mis on paigutatud magnetvälja jõujoonte suhtes alfanurga all olevasse induktsiooni magnetvälja B:

Tänapäeval võib väita, et kõik elektrilised komponendid, milles elektromagnetiline toime paneb elemendi mehaaniliselt liikuma, kasutavad ampri jõudu.

Elektromehaaniliste masinate tööpõhimõte põhineb just sellel jõul, näiteks elektrimootoris… Elektrimootori töötamise ajal liigub osa selle rootorimähisest igal ajahetkel staatorimähise osa voolu magnetväljas. See on Ampere'i jõu ja Ampere'i voolude vastasmõju seaduse ilming.

See põhimõte on ehk kõige levinum elektrimootorites, kus elektrienergia muundatakse seega mehaaniliseks energiaks.

Generaator on põhimõtteliselt sama elektrimootor, mis teostab ainult pöördmuundust: mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks (vt. Kuidas vahelduv- ja alalisvoolugeneraatorid töötavad?).

Mootoris kogeb rootori mähis, mille kaudu vool voolab, staatori magnetväljast (millele mõjub sel ajal ka soovitud suunaga vool) amprijõu mõju ja seega siseneb mootori rootor pöörlev liikumine, võlli pöörlemine koos koormaga.

Elektriautod, trammid, elektrirongid ja muud elektrisõidukid kogevad rataste pöörlemist tänu võllile, mis pöörleb vahelduv- või alalisvoolumootoris Ampere'i jõu toimel. Vahelduv- ja alalisvoolumootorid kasutavad ampreid.

Elektrilukud (liftiuksed, väravad jne) töötavad samamoodi, ühesõnaga - kõik mehhanismid, kus elektromagnetiline toime toob kaasa mehaanilise liikumise.

Näiteks valjuhääldi kõlarites heli tekitavas valjuhääldis vibreerib membraan, kuna voolu juhtivat mähist tõrjub püsimagneti magnetväli, mille ümber see on paigaldatud.Nii tekivad helivõnked — Amperage on muutuv (kuna vool mähises muutub koos taasesitatava heli sagedusega) surub difuusorit, tekitades heli.

Magnetoelektrilise süsteemi elektrilised mõõteriistad (nt analoogampermeetrid) sisaldavad paigaldatud eemaldatavat traatraami püsimagneti pooluste vahele… Raam on riputatud spiraalvedrudele, mille kaudu mõõdetud elektrivool läbib seda mõõteseadet, tegelikult läbi raami.

Kui vool läbib raami, mõjub sellele püsimagneti magnetväljas antud voolu suurusega võrdeline amprijõud, mistõttu raam pöörleb, deformeerides vedrusid. Kui amprijõud on vedrujõuga tasakaalustatud, lõpetab raam pöörlemise ja sel hetkel saab näidud võtta.

Raamiga on ühendatud nool, mis osutab mõõteseadme gradueeritud skaalale. Noole läbipainde nurk osutub võrdeliseks raami läbiva koguvooluga. Raam koosneb tavaliselt mitmest pöördest (vt — Ampermeeter ja voltmeeter seade).