Elektrina je pomerne zložitý odbor fyziky, je plný rôznych zákonov a javov, ktoré sprevádzajú tok prúdu vo vodiči. Napríklad, ak máme dva alebo viac vodičov, ktorými preteká elektrický prúd, potom sa vodiče budú navzájom priťahovať alebo odpudzovať. Toto je prejav sily Ampere. V tomto článku si jednoduchým jazykom vysvetlíme, čo je to za fenomén a kde sa uplatňuje.
Obsah:
- Definícia
- Smer ampérovej sily
- Aplikácia v praxi
Definícia
Ampérov zákon hovorí, že sila, ktorá vzniká okolo vodiča, je priamo úmerná jeho dĺžke, sila prúdu a magnetická indukcia, ako aj kosínus uhla medzi vodičom a magnetickým vektorom indukcia. Podľa toho jeho vzorec:
F = BILcosa
Toto F je ampérová sila. Nevyzerá to na nič? Vzorec aj jeho samotný fyzikálny význam sú podobné Lorentzova sila. Jediný rozdiel je v tom, že Ampérov zákon platí pre vodič v magnetickom poli a Lorentz pôsobí na nabité častice.
Ak je uvedená vo vektorovej forme, rovnica bude vyzerať takto:
A v diferenciálnej forme:
Existuje aj iná formulácia: Ampérov zákon charakterizuje silu pôsobiacu na vodič v magnetickom poli. Objavil ho André Marie Ampere v roku 1820.
Ako sa meria sila Ampere? Rovnako ako ostatné sily vo fyzike - v Newtonoch (N).
Zaujímavé! V domácej fyzike sa vo väčšine prípadov dodržiava sústava jednotiek SI. Takže v tomto systéme sa hodnota 1 Ampér chápe ako taký prúd, keď preteká dvoma vodičov umiestnených paralelne a vo vzdialenosti 1 meter od seba, by tam bola sila interakcie 2 * 10 ^ (- 7) N. Okrem toho majú nekonečnú dĺžku, minimálnu plochu prierezu a sú umiestnené vo vákuu.
Keďže tento zákon predpokladá vznik nejakého druhu sily, niet pochýb o tom, že v prítomnosti niekoľkých takýchto síl budú navzájom pôsobiť. Poďme zistiť, ako presne.
Pri interakcii paralelných prúdov v rovnakom smere sa dva susedné vodiče začnú priťahovať. Ak prúdy tečú rôznymi smermi, vodiče sa budú odpudzovať. Toto je najdôležitejšia akcia v tomto zákone.
Smer ampérovej sily
Pravidlo ľavej ruky sa používa na určenie smeru týchto síl. Za týmto účelom umiestnite otvorenú dlaň ľavej ruky do blízkosti vodiča tak, aby čiary vektora magnetickej indukcie a štyri otvorené prsty ukazovali smer prúdenia prúd. Potom palec ohnutý do pravého uhla bude ukazovať smer sily Ampera a Lorentza.
Pripomeňme, že smer vektora magnetickej indukcie sa určuje pomocou pravidla pravej ruky. Aby ste to urobili, musíte štyri prsty pravej ruky obísť okolo vodiča, palec ohnúť do pravého uhla (akoby ste ukazovali „triedu“) tak, aby ukazoval smer prúdu. Potom štyri ohnuté prsty ukážu, ako prechádzajú čiary magnetického poľa, opíšu kruhy okolo vodivého jadra.
Aplikácia v praxi
Amperov zákon je jedným z najdôležitejších zákonov v elektrotechnike. Pozrime sa na príklady z jeho praktickej aplikácie. Základom takmer každého podniku je elektrický pohon. Motor a elektromagnetické pohony sa používajú na pohyb alebo ovládanie rôznych komponentov:
- Automatické uzatváracie ventily pre potrubia;
- zdvíhacie mechanizmy;
- elektrická doprava (elektrické lokomotívy na železnici);
- električky;
- trolejbusy;
- elektromobily a pod.
Ampérová sila spôsobuje otáčanie motora v dôsledku interakcie medzi vinutím rotora a statora. Aby sa vinutia otáčali, spínajú sa buď pomocou kefovej zostavy a kolektora v jednosmerných motoroch, alebo pomocou striedavého prúdu.
Amperov zákon sa dostal aj do reproduktorov a reproduktorov. Tam sa pohybuje membrána, na ktorej je v magnetickom poli permanentného magnetu umiestnené vinutie medeného drôtu.
Jeho pôsobenie sa pozoruje pri skratoch na elektrických vedeniach. Tam, kde sa pod vplyvom ultravysokých prúdov začnú ohýbať pneumatiky a drôty.
V momente streľby z railgunu sa koľajnice vzdialia. Dôvodom sú už uvedené dôvody.
Na záver vám odporúčame pozrieť si užitočné video na túto tému:
Všetky javy v elektrine sú dôležité, niektoré majú menší vplyv, niektoré viac. Pochopiť, kde a ako sa prejavujú, by však mal byť každý, kto je s touto oblasťou spojený, bez ohľadu na elektrikára, inžiniera automatizovaného riadiaceho systému alebo inštruktora. Dúfame, že teraz viete, čo popisuje Amperov zákon, ako aj jeho praktický význam!
Súvisiace materiály:
- Joule-Lenzov zákon
- Ako previesť ampéry na kilowatty
- Rozloženie nábojov vo vodiči