Elektřina je poměrně složité odvětví fyziky, je plné různých zákonů a jevů, které doprovázejí tok proudu ve vodiči. Máme-li například dva nebo více vodičů, kterými protéká elektrický proud, pak se vodiče budou navzájem přitahovat nebo odpuzovat. To je projev síly Ampere. V tomto článku si jednoduchým jazykem vysvětlíme, co tento fenomén je a kde se uplatňuje.
Obsah:
- Definice
- Směr ampérové síly
- Aplikace v praxi
Definice
Ampérův zákon říká, že síla, která vzniká kolem vodiče, je přímo úměrná jeho délce, síla proudu a magnetická indukce, stejně jako kosinus úhlu mezi vodičem a magnetickým vektorem indukce. Podle toho její vzorec:
F = BILcosa
Toto F je ampérová síla. Nevypadá to na nic? Jak vzorec, tak jeho samotný fyzikální význam jsou podobné Lorentzova síla. Jediný rozdíl je v tom, že Ampérův zákon platí pro vodič v magnetickém poli a Lorentz působí na nabité částice.
Pokud je uvedena ve vektorové podobě, bude rovnice vypadat takto:
A v diferenciální podobě:
Existuje ještě jedna formulace: Ampérův zákon charakterizuje sílu působící na vodič v magnetickém poli. Objevil jej André Marie Ampere v roce 1820.
Jak se měří síla Ampere? Stejně jako další síly ve fyzice – v Newtonech (N).
Zajímavý! V domácí fyzice se ve většině případů dodržuje soustava jednotek SI. Takže v tomto systému je hodnota 1 Ampér chápána jako takový proud, když protéká dvěma vodičů umístěných paralelně a 1 metr od sebe, by tam byla interakční síla 2 * 10 ^ (- 7) N. Navíc mají nekonečnou délku, minimální plochu průřezu a jsou umístěny ve vakuu.
Vzhledem k tomu, že tento zákon předpokládá vznik nějaké síly, není pochyb o tom, že v přítomnosti několika takových sil budou vzájemně interagovat. Pojďme zjistit, jak přesně.
Když paralelní proudy protékají stejným směrem, začnou se přitahovat dva sousední vodiče. Pokud proudy tečou různými směry, budou se vodiče odpuzovat. Toto je nejdůležitější opatření tohoto zákona.
Směr ampérové síly
Pravidlo levé ruky se používá k určení směru těchto sil. Chcete-li to provést, umístěte otevřenou dlaň levé ruky do blízkosti vodiče tak, aby čáry vektoru magnetické indukce a čtyři otevřené prsty ukazovaly směr toku proud. Pak bude palec ohnutý do pravého úhlu udávat směr síly Ampere a Lorentze.
Připomeňme, že směr vektoru magnetické indukce se určuje pomocí pravidla pravé ruky. K tomu je třeba objet vodiče čtyřmi prsty pravé ruky, palec ohnout do pravého úhlu (jako když ukazujete „třídu“), aby ukazoval směr proudu. Poté čtyři ohnuté prsty ukážou, jak procházejí čáry magnetického pole, popíší kružnice kolem vodivého jádra.
Aplikace v praxi
Amperův zákon je jedním z nejdůležitějších zákonů v elektrotechnice. Pojďme se podívat na příklady z jeho praktické aplikace. Základem téměř každého podniku je elektrický pohon. Motor a elektromagnetické pohony se používají k pohybu nebo ovládání různých součástí:
- automatická šoupátka pro potrubí;
- zdvihací mechanismy;
- elektrická doprava (elektrické lokomotivy na železnici);
- tramvaje;
- trolejbusy;
- elektromobily a tak dále.
Ampérová síla způsobuje otáčení motoru v důsledku interakce mezi vinutím rotoru a statoru. Aby se vinutí otáčela, spínají se buď pomocí kartáčové sestavy a kolektoru u stejnosměrných motorů, nebo pomocí střídavého proudu.
Amperův zákon si našel cestu i do reproduktorů a reproduktorů. Tam se pohybuje membrána, na které je v magnetickém poli permanentního magnetu umístěno vinutí měděného drátu.
Jeho působení je pozorováno při zkratech na elektrickém vedení. Kde se pod vlivem ultravysokých proudů začnou ohýbat pneumatiky a dráty.
V okamžiku výstřelu z railgunu se kolejnice oddálí. Důvodem jsou již uvedené důvody.
Nakonec doporučujeme zhlédnout užitečné video na toto téma:
Všechny jevy v elektřině jsou důležité, některé mají menší dopad, některé více. Pochopit, kde a jak se projevují, by však měl každý, kdo je s touto oblastí spojen, bez ohledu na elektrikáře, inženýra automatizovaného řídicího systému nebo instruktora. Doufáme, že nyní víte, co popisuje Ampérův zákon, stejně jako jeho praktický význam!
Související materiály:
- Joule-Lenzův zákon
- Jak převést ampéry na kilowatty
- Rozložení nábojů ve vodiči