Batas ng Ampere

Sa artikulong ito, pag-uusapan natin ang batas ng Ampere, isa sa mga pangunahing batas ng electrodynamics. Ang puwersa ng Ampere ay gumagana ngayon sa maraming mga de-koryenteng makina at instalasyon, at salamat sa puwersa ng Ampere noong ika-20 siglo, naging posible ang mga pagsulong na nauugnay sa elektripikasyon sa maraming larangan ng produksyon. Ang batas ng Ampere ay matatag hanggang ngayon at patuloy na tapat na naglilingkod sa modernong inhinyero. Kaya't tandaan natin kung kanino natin pinagkakautangan ang pag-unlad na ito at kung paano nagsimula ang lahat.

Noong 1820, inihayag ng mahusay na Pranses na pisiko na si Andre Marie Ampere ang kanyang pagtuklas. Nagsalita siya sa Academy of Sciences tungkol sa kababalaghan ng pakikipag-ugnayan ng dalawang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang: ang mga konduktor na may magkasalungat na alon ay nagtataboy sa isa't isa, at sa mga direktang agos ay umaakit sila sa isa't isa. Iminungkahi din ni Ampere na ang magnetism ay ganap na elektrikal.

Sa loob ng ilang panahon, isinagawa ng siyentipiko ang kanyang mga eksperimento at kalaunan ay nakumpirma ang kanyang palagay. Sa wakas, noong 1826, inilathala niya ang The Theory of Electrodynamic Phenomena Derived Exclusively from Experience.Mula sa puntong iyon, ang ideya ng isang magnetic fluid ay ibinasura bilang hindi kailangan, dahil ang magnetism, tulad ng nangyari, ay sanhi ng mga electric current.

Napagpasyahan ni Ampere na ang mga permanenteng magnet ay mayroon ding mga electric current sa loob, pabilog na molekular at atomic na alon na patayo sa axis na dumadaan sa mga pole ng isang permanenteng magnet. Ang coil ay kumikilos tulad ng isang permanenteng magnet kung saan ang kasalukuyang dumadaloy sa isang spiral. Natanggap ni Ampere ang buong karapatan na kumpiyansa na igiit: "lahat ng magnetic phenomena ay nabawasan sa mga electrical action."

Sa kurso ng kanyang gawaing pananaliksik, natuklasan din ni Ampere ang kaugnayan sa pagitan ng puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga kasalukuyang elemento sa mga magnitude ng mga alon na ito, natagpuan din niya ang isang pagpapahayag para sa puwersang ito. Itinuro ni Ampère na ang mga puwersa ng interaksyon ng mga alon ay hindi sentral, tulad ng mga puwersa ng gravitational. Ang formula na nakuha ng Ampere ay kasama sa bawat aklat-aralin sa electrodynamics ngayon.

Nalaman ng Ampere na ang mga alon mula sa kabaligtaran na direksyon ay nagtataboy at ang mga alon mula sa parehong direksyon ay umaakit, kung ang mga alon ay patayo kung gayon walang magnetic na interaksyon sa pagitan nila. Ito ang resulta ng pagsisiyasat ng siyentipiko sa mga interaksyon ng mga electric current bilang tunay na sanhi ng magnetic interaction. Natuklasan ni Ampere ang batas ng mekanikal na pakikipag-ugnayan ng mga electric current at sa gayon ay nalutas ang problema ng magnetic interaction.

Upang linawin ang mga batas kung saan ang mga puwersa ng mekanikal na interaksyon ng mga alon ay nauugnay sa iba pang mga dami, posible na magsagawa ng isang eksperimento na katulad ng eksperimento ni Ampere ngayon.Upang gawin ito, ang isang medyo mahabang wire na may kasalukuyang I1 ay nakapirming nakatigil, at isang maikling wire na may kasalukuyang I2 ay ginawang movable, halimbawa, ang ilalim na bahagi ng movable frame na may kasalukuyang ay ang pangalawang wire. Ang frame ay konektado sa isang dynamometer upang masukat ang puwersa F na kumikilos sa frame kapag ang mga live na conductor ay parallel.

Sa una, balanse ang system at mas maliit ang distansya ng R sa pagitan ng mga wire ng experimental setup kumpara sa haba l ng mga wire na ito. Ang layunin ng eksperimento ay upang masukat ang nakagagalit na puwersa ng mga wire.

Ang kasalukuyang, sa parehong nakatigil at gumagalaw na mga wire, ay maaaring i-regulate gamit ang mga rheostat. Sa pamamagitan ng pagbabago ng distansya R sa pagitan ng mga wire, sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang sa bawat isa sa kanila, ang isa ay madaling makahanap ng mga dependency, tingnan kung paano ang lakas ng mekanikal na pakikipag-ugnayan ng mga wire ay nakasalalay sa kasalukuyang at sa distansya.

Kung ang kasalukuyang I2 sa gumagalaw na frame ay hindi nagbabago at ang kasalukuyang I1 sa nakatigil na wire ay tataas ng isang tiyak na bilang ng beses, kung gayon ang puwersa F ng pakikipag-ugnayan ng mga wire ay tataas ng parehong halaga. Katulad nito, ang sitwasyon ay bubuo kung ang kasalukuyang I1 sa nakapirming kawad ay hindi nagbabago at ang kasalukuyang I2 sa frame ay nagbabago, kung gayon ang puwersa ng pakikipag-ugnayan F ay nagbabago sa parehong paraan tulad ng kapag ang kasalukuyang I1 ay nagbabago sa nakatigil na kawad na may palaging kasalukuyang I2 sa ang kwadro. Kaya naabot namin ang malinaw na konklusyon - ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga wire F ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang I1 at kasalukuyang I2.

Kung babaguhin natin ngayon ang distansya ng R sa pagitan ng mga nakikipag-ugnayan na mga wire, lumalabas na habang tumataas ang distansya na ito, bumababa at bumababa ang puwersa F sa parehong kadahilanan ng distansya ng R.Kaya, ang puwersa ng mekanikal na pakikipag-ugnayan F ng mga wire na may mga alon I1 at I2 ay inversely proporsyonal sa distansya R sa pagitan nila.

Sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng laki l ng movable wire, madaling matiyak na ang puwersa ay direktang proporsyonal din sa haba ng interaksyon na bahagi.

Bilang resulta, maaari mong ilagay ang proportionality factor at isulat ang:

Ang formula na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang mahanap ang puwersa F kung saan ang magnetic field na nabuo ng isang walang katapusan na mahabang conductor na may kasalukuyang I1 ay kumikilos sa isang parallel na seksyon ng isang conductor na may kasalukuyang I2, habang ang haba ng seksyon ay l at R ay ang distansya. sa pagitan ng mga konduktor na nakikipag-ugnayan. Napakahalaga ng formula na ito sa pag-aaral ng magnetism.

Ang aspect ratio ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng magnetic constant bilang:

Pagkatapos ang formula ay kukuha ng form:

Ang puwersa F ay tinatawag na ngayong puwersa ng Ampere, at ang batas na tumutukoy sa laki ng puwersang ito ay ang batas ng Ampere. Ang batas ng Ampere ay tinatawag ding isang batas na tumutukoy sa puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang maliit na seksyon ng isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang:

«Ang puwersa dF kung saan kumikilos ang magnetic field sa elemento dl ng conductor na may kasalukuyang sa magnetic field ay direktang proporsyonal sa lakas ng kasalukuyang dI sa conductor at ang vector product ng elemento na may haba dl ng konduktor at magnetic induction B «:

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay tinutukoy ng panuntunan para sa pagkalkula ng produkto ng vector, na madaling tandaan gamit ang kaliwang tuntunin, na tumutukoy sa pangunahing batas ng electrical engineering, at ang Ampere force modulus ay maaaring kalkulahin ng formula:

Dito, ang alpha ay ang anggulo sa pagitan ng magnetic induction vector at ng kasalukuyang direksyon.

Malinaw, ang puwersa ng Ampere ay pinakamataas kapag ang elemento ng kasalukuyang nagdadala ng conductor ay patayo sa mga linya ng magnetic induction B.

Salamat sa kapangyarihan ng Ampere, maraming mga de-koryenteng makina ang gumagana ngayon, kung saan nakikipag-ugnayan ang mga kasalukuyang nagdadala ng mga wire sa isa't isa at sa isang electromagnetic field. Karamihan sa mga generator at motor sa isang paraan o iba pa ay gumagamit ng kapangyarihan ng Ampere sa kanilang trabaho. Ang mga rotor ng mga de-koryenteng motor ay umiikot sa magnetic field ng kanilang mga stator dahil sa puwersa ng Ampere.

Mga de-kuryenteng sasakyan: mga kalye, mga de-kuryenteng tren, mga de-kuryenteng sasakyan — lahat sila ay gumagamit ng kapangyarihan ng Ampere upang paikutin ang kanilang mga gulong. Mga de-kuryenteng kandado, pinto ng elevator, atbp. Mga Loudspeaker, loudspeaker - sa kanila ang magnetic field ng kasalukuyang coil ay nakikipag-ugnayan sa magnetic field ng isang permanenteng magnet, na bumubuo ng mga sound wave. Sa wakas, ang plasma ay na-compress sa tokamaks dahil sa puwersa ng Ampere.