Sähkö on melko monimutkainen fysiikan haara, se on täynnä erilaisia lakeja ja ilmiöitä, jotka seuraavat johtimessa kulkevaa virtaa. Esimerkiksi, jos meillä on kaksi tai useampia johtimia, joiden läpi sähkövirta kulkee, johtimet vetävät puoleensa tai hylkivät toisiaan. Tämä on osoitus Amperen vahvuudesta. Tässä artikkelissa selitämme yksinkertaisella kielellä, mikä tämä ilmiö on ja missä sitä sovelletaan.
Sisältö:
- Määritelmä
- Ampeerivoiman suunta
- Sovellus käytännössä
Määritelmä
Amperen laki sanoo, että johtimen ympärille muodostuva voima on suoraan verrannollinen sen pituuteen. virran voimakkuus ja magneettinen induktio sekä johtimen ja magneettivektorin välisen kulman kosini induktio. Vastaavasti sen kaava:
F = BILcosa
Tämä F on ampeerivoima. Eikö se näytä miltään? Sekä kaava että sen fyysinen merkitys ovat samanlaisia Lorentzin voima. Ainoa ero on, että Amperen laki pätee magneettikentässä olevalle johtimelle ja Lorentz vaikuttaa varautuneisiin hiukkasiin.
Jos se esitetään vektorimuodossa, yhtälö näyttää tältä:
Ja differentiaalimuodossa:
On toinenkin muotoilu: Amperen laki luonnehtii voimaa, joka vaikuttaa johtimeen magneettikentässä. Sen löysi André Marie Ampere vuonna 1820.
Miten Amperen vahvuus mitataan? Sekä muut fysiikan voimat - Newtoneissa (N).
Mielenkiintoista! Kotimaisessa fysiikassa useimmissa tapauksissa noudatetaan SI-yksikköjärjestelmää. Joten tässä järjestelmässä 1 ampeerin arvo ymmärretään tällaiseksi virraksi, kun se virtaa kahden läpi rinnakkain ja 1 metrin päässä toisistaan sijaitsevissa johtimissa olisi vuorovaikutusvoima sisään 2 * 10 ^ (- 7) N. Lisäksi niillä on ääretön pituus, pienin poikkileikkausala ja ne sijaitsevat tyhjiössä.
Koska tämä laki edellyttää jonkinlaisen voiman syntymistä, ei ole epäilystäkään siitä, että useiden tällaisten voimien läsnä ollessa ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Selvitetään tarkalleen kuinka.
Kun samansuuntaiset rinnakkaiset virrat ovat vuorovaikutuksessa, kaksi vierekkäistä johdinta alkavat vetää puoleensa. Jos virrat kulkevat eri suuntiin, johtimet hylkivät. Tämä on tämän lain tärkein toimenpide.
Ampeerivoiman suunta
Vasemman käden sääntöä käytetään näiden voimien suunnan määrittämiseen. Tätä varten aseta vasemman käden avoin kämmen johtimen lähelle niin, että magneettisen induktiovektorin viivat ja neljä avointa sormea osoittivat virtaussuunnan nykyinen. Sitten suorassa kulmassa taivutettu peukalo osoittaa Amperen ja Lorentzin voiman suunnan.
Muista, että magneettisen induktiovektorin suunta määritetään oikean käden säännöllä. Tätä varten sinun on kierrettävä oikean kätesi neljä sormea johtimen ympäri, taivutettava peukaloasi oikeassa kulmassa (ikään kuin näyttäisit "luokkaa"), jotta se osoittaa virran suunnan. Sitten neljä taivutettua sormea näyttää kuinka magneettikentän linjat kulkevat, ne kuvaavat ympyröitä johtavan ytimen ympärillä.
Sovellus käytännössä
Amperen laki on yksi tärkeimmistä sähkötekniikan laeista. Katsotaanpa esimerkkejä sen käytännön soveltamisesta. Lähes minkä tahansa yrityksen perusta on sähkökäyttö. Moottori- ja sähkömagneettisia toimilaitteita käytetään eri osien liikuttamiseen tai ohjaamiseen:
- automatisoidut sulkuventtiilit putkistoja varten;
- nostomekanismit;
- sähköliikenne (sähköveturit rautateillä);
- raitiovaunut;
- johdinautot;
- sähköautot ja niin edelleen.
Ampeerivoima saa moottorin pyörimään roottorin ja staattorin käämien välisen vuorovaikutuksen vuoksi. Jotta käämit voisivat pyöriä, ne kytketään joko harjakokoonpanolla ja DC-moottoreiden keräimellä tai vaihtovirralla.
Amperen laki on löytänyt tiensä myös kaiuttimiin ja kaiuttimiin. Siellä liikkuu kalvo, jonka päällä kestomagneetin magneettikentässä on kuparilankakäämitys.
Sen toiminta havaitaan voimalinjojen oikosulkujen aikana. Missä ultrakorkeiden virtojen vaikutuksesta renkaat ja johdot alkavat taipua.
Kiskotykistä ammuttaessa kiskot irtoavat toisistaan. Tämä johtuu jo luetelluista syistä.
Lopuksi suosittelemme katsomaan hyödyllisen videon aiheesta:
Kaikki sähkön ilmiöt ovat tärkeitä, joillakin on vähemmän vaikutusta, toisilla enemmän. Kuitenkin kaikkien tähän alaan liittyvien tulisi ymmärtää, missä ja miten ne ilmenevät, sähköasentajasta, automatisoidun ohjausjärjestelmän insinööristä tai kouluttajasta riippumatta. Toivomme, että tiedät nyt mitä Amperen laki kuvaa ja sen käytännön merkityksen!
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
- Joule-Lenzin laki
- Kuinka muuntaa ampeerit kilowatteiksi
- Varausten jakautuminen johtimessa
