L'elettricità è una branca della fisica piuttosto complessa, piena di varie leggi e fenomeni che accompagnano il flusso di corrente in un conduttore. Ad esempio, se abbiamo due o più conduttori attraverso i quali scorre una corrente elettrica, i conduttori si attraggono o si respingono a vicenda. Questa è una manifestazione della forza di Ampere. In questo articolo spiegheremo in un linguaggio semplice cos'è questo fenomeno e dove viene applicato.
Contenuto:
- Definizione
- Direzione della forza di ampere
- Applicazione in pratica
Definizione
La legge di Ampere afferma che la forza che si genera attorno a un conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza, forza attuale e induzione magnetica, nonché il coseno dell'angolo tra il conduttore e il vettore magnetico induzione. Di conseguenza, la sua formula:
F = BILcosa
Questa F è la forza di Ampere. Non sembra niente? Sia la formula che il suo significato molto fisico sono simili forza di Lorentz. L'unica differenza è che la legge di Ampere è valida per un conduttore in un campo magnetico e Lorentz agisce su particelle cariche.
Se lo rappresentiamo in forma vettoriale, l'equazione sarà simile a:
E in forma differenziale:
C'è un'altra formulazione: la legge di Ampere caratterizza la forza che agisce su un conduttore in un campo magnetico. Fu scoperto da André Marie Ampere nel 1820.
Come si misura la forza di Ampere? Così come altre forze in fisica - in Newton (N).
Interessante! Nella fisica domestica, nella maggior parte dei casi, viene rispettato il sistema di unità SI. Quindi in questo sistema, il valore di 1 Ampere è inteso come tale corrente, quando scorre attraverso due conduttori posti in parallelo e a 1 metro di distanza, ci sarebbe una forza di interazione in 2*10^ (-7) N. Inoltre, hanno una lunghezza infinita, un'area della sezione trasversale minima e si trovano nel vuoto.
Poiché questa legge implica l'emergere di un qualche tipo di forza, non c'è dubbio che in presenza di più di tali forze, interagiranno tra loro. Scopriamo esattamente come.
Quando le correnti parallele fluiscono nella stessa direzione interagiscono, due conduttori adiacenti inizieranno ad attrarsi. Se le correnti fluiscono in direzioni diverse, i conduttori si respingono. Questa è l'azione più importante in questa legge.
Direzione della forza di ampere
La regola della mano sinistra viene utilizzata per determinare la direzione di queste forze. Per fare ciò, posizionare il palmo aperto della mano sinistra vicino al conduttore in modo che linee del vettore di induzione magnetica e quattro dita aperte indicavano la direzione del flusso attuale. Quindi il pollice piegato ad angolo retto indicherà la direzione della forza di Ampere e Lorentz.
Ricordiamo che la direzione del vettore di induzione magnetica è determinata usando la regola della mano destra. Per fare ciò, devi girare quattro dita della tua mano destra attorno al conduttore, piegare il pollice ad angolo retto (come se stessi mostrando una "classe"), in modo che indichi la direzione della corrente. Quindi quattro dita piegate mostreranno come passano le linee del campo magnetico, descriveranno i cerchi attorno al nucleo conduttivo.
Applicazione in pratica
La legge di Ampere è una delle leggi più importanti nell'ingegneria elettrica. Diamo un'occhiata agli esempi della sua applicazione pratica. La base di quasi ogni impresa è l'azionamento elettrico. Il motore e gli attuatori elettromagnetici vengono utilizzati per spostare o azionare vari componenti:
- valvole a saracinesca automatizzate per condutture;
- meccanismi di sollevamento;
- trasporto elettrico (locomotive elettriche su ferrovia);
- tram;
- filobus;
- auto elettriche e così via.
La forza di ampere fa ruotare il motore a causa dell'interazione tra il rotore e gli avvolgimenti dello statore. Affinché gli avvolgimenti ruotino, vengono commutati utilizzando un gruppo di spazzole e un collettore nei motori CC o utilizzando la corrente alternata.
La legge di Ampere si è fatta strada anche negli altoparlanti e negli altoparlanti. Lì si muove la membrana, su cui si trova un avvolgimento di filo di rame nel campo magnetico di un magnete permanente.
La sua azione si osserva durante i cortocircuiti sulle linee elettriche. Dove, sotto l'influenza di correnti ultra elevate, pneumatici e cavi iniziano a piegarsi.
Al momento del tiro dal cannone, i binari si allontanano. Ciò è dovuto ai motivi già elencati.
Infine, ti consigliamo di guardare un video utile sull'argomento:
Tutti i fenomeni in elettricità sono importanti, alcuni hanno un impatto minore, altri di più. Tuttavia, per capire dove e come si manifestano dovrebbero essere tutti coloro che sono associati a quest'area, indipendentemente da un elettricista, un ingegnere del sistema di controllo automatizzato o un istruttore. Ci auguriamo che ora sappiate cosa descrive la Legge di Ampere, oltre al suo significato pratico!
Materiali correlati:
- Legge di Joule-Lenz
- Come convertire gli ampere in kilowatt?
- Distribuzione delle cariche in un conduttore