חוק אמפר: הגדרה, נוסחה, הסבר פשוט

חשמל הוא ענף מורכב למדי בפיזיקה, הוא מלא בחוקים ובתופעות שונות המלווים את זרימת הזרם במוליך. לדוגמה, אם יש לנו שני מוליכים או יותר שדרכם זורם זרם חשמלי, אז המוליכים ימשכו או ידחו זה את זה. זהו ביטוי לכוחו של אמפר. במאמר זה נסביר בשפה פשוטה מהי תופעה זו והיכן היא מיושמת.

הַגדָרָה

חוק אמפר קובע שהכוח הנוצר סביב מוליך עומד ביחס ישר לאורכו, חוזק זרם ואינדוקציה מגנטית, כמו גם הקוסינוס של הזווית בין המוליך לוקטור המגנטי הַשׁרָאָה. בהתאם לכך, הנוסחה שלו:

F = BILcosa

F זה הוא כוח האמפר. זה לא נראה כמו משהו? גם הנוסחה וגם המשמעות הפיזית שלה דומים כוח לורנץ. ההבדל היחיד הוא שחוק אמפר תקף עבור מוליך בשדה מגנטי, ולורנץ פועל על חלקיקים טעונים.

אם נציג אותו בצורה וקטורית, המשוואה תיראה כך:

ובצורה דיפרנציאלית:

יש ניסוח נוסף: חוק אמפר מאפיין את הכוח הפועל על מוליך בשדה מגנטי. הוא התגלה על ידי אנדרה מארי אמפר בשנת 1820.

כיצד נמדד החוזק של אמפר? כמו גם כוחות אחרים בפיזיקה - בניוטונים (N).

מעניין! בפיזיקה ביתית, ברוב המקרים, נצמדת למערכת SI של יחידות. אז במערכת זו, הערך של 1 אמפר מובן כזרם כזה, כאשר הוא זורם דרך שניים מוליכים הממוקמים במקביל ובמרחק של מטר אחד זה מזה, יהיה כוח אינטראקציה ב 2 * 10 ^ (- 7) N. יתר על כן, יש להם אורך אינסופי, שטח חתך מינימלי והם ממוקמים בוואקום.

מכיוון שחוק זה מרמז על הופעת כוח כלשהו, ​​אין ספק שבנוכחות כמה כוחות כאלה, הם יתקשרו זה עם זה. בואו נבין בדיוק איך.

כאשר זרמים מקבילים זורמים באותו כיוון, שני מוליכים סמוכים יתחילו למשוך. אם הזרמים זורמים בכיוונים שונים, המוליכים ידחו. זוהי הפעולה החשובה ביותר בחוק זה.

כיוון כוח אמפר

כלל יד שמאל משמש לקביעת כיוון הכוחות הללו. כדי לעשות זאת, הנח את כף היד הפתוחה של יד שמאל ליד המנצח כך קווים של וקטור האינדוקציה המגנטי, וארבע אצבעות פתוחות ציינו את כיוון הזרימה נוֹכְחִי. ואז האגודל הכפוף בזווית ישרה יציין את כיוון הכוח של אמפר ולורנץ.

נזכיר כי כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי נקבע באמצעות כלל יד ימין. כדי לעשות זאת, אתה צריך להקיף ארבע אצבעות של יד ימין סביב המוליך, לכופף את האגודל בזווית ישרה (כאילו אתה מראה "מחלקה"), כך שהוא מציין את כיוון הזרם. ואז ארבע אצבעות כפופות יראו כיצד עוברים קווי השדה המגנטי, הם יתארו עיגולים סביב הליבה המוליכה.

יישום בפועל

חוק אמפר הוא אחד החוקים החשובים ביותר בהנדסת חשמל. בואו נסתכל על דוגמאות מהיישום המעשי שלה. הבסיס של כמעט כל מפעל הוא הכונן החשמלי. מפעילים מנועים ואלקטרומגנטיים משמשים להנעה או הפעלת רכיבים שונים:

• שסתומי שער אוטומטיים לצינורות;
• מנגנוני הרמה;
• תחבורה חשמלית (קטרים ​​חשמליים על מסילת הברזל);
• חשמליות;
• טרוליבוסים;
• מכוניות חשמליות וכן הלאה.

כוח אמפר גורם למנוע להסתובב עקב האינטראקציה בין פיתולי הרוטור לסטטור. על מנת שהפיתולים יסתובבו, הם מוחלפים באמצעות מכלול מברשת ואספן במנועי DC, או באמצעות זרם חילופין.

חוק אמפר מצא את דרכו גם לרמקולים ורמקולים. שם, הממברנה נעה, שעליה נמצא מתפתל חוט נחושת בשדה המגנטי של מגנט קבוע.

פעולתו נצפית במהלך קצר חשמלי על קווי חשמל. היכן, בהשפעת זרמים גבוהים במיוחד, הצמיגים והחוטים מתחילים להתכופף.

ברגע הירי מהאקדח, המסילות מתרחקות. זה נובע מהסיבות שכבר הופיעו.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון שימושי בנושא:

כל התופעות בחשמל חשובות, לחלקן יש פחות השפעה, לחלקן יותר. עם זאת, כדי להבין היכן וכיצד הם באים לידי ביטוי צריך להיות כל מי שקשור לתחום זה, ללא קשר לחשמלאי, מהנדס מערכת בקרה אוטומטית או מדריך. אנו מקווים שאתה יודע כעת מה מתאר חוק אמפר, כמו גם את המשמעות המעשית שלו!

חומרים קשורים:

• חוק ג'ול-לנץ
• כיצד להמיר אמפר לקילוואט
• חלוקת חיובים במוליך