Амперов закон

У овом чланку ћемо говорити о Амперовом закону, једном од основних закона електродинамике. Амперова сила је данас на делу у многим електричним машинама и инсталацијама, а захваљујући Амперовој сили у 20. веку, напредак у вези са електрификацијом у многим областима производње постао је могућ. Амперов закон је постојан до данас и наставља да верно служи модерном инжењерству. Па сетимо се коме дугујемо овај напредак и како је све почело.

1820. године велики француски физичар Андре Мари Ампер је објавио своје откриће. Он је на Академији наука говорио о феномену интеракције два проводника са струјом: проводници са супротним струјама се међусобно одбијају, а са једносмерним струјама привлаче. Ампер је такође сугерисао да је магнетизам у потпуности електричан.

Научник је неко време водио своје експерименте и на крају потврдио своју претпоставку. Коначно, 1826. објавио је Теорију електродинамичких појава које су изведене искључиво из искуства.Од тог тренутка, идеја о магнетном флуиду је одбачена као непотребна, јер је магнетизам, како се испоставило, узрокован електричним струјама.

Ампер је закључио да трајни магнети имају и електричне струје унутар себе, кружне молекуларне и атомске струје управне на осу која пролази кроз полове трајног магнета. Завојница се понаша као трајни магнет кроз који струја тече спирално. Ампер је добио пуно право да самоуверено тврди: „све магнетне појаве своде се на електрична дејства“.

У току свог истраживачког рада, Ампер је такође открио везу између силе интеракције струјних елемената са величинама ових струја, такође је пронашао израз за ову силу. Ампер је истакао да силе интеракције струја нису централне, као гравитационе силе. Формула коју је извео Ампер налази се данас у сваком уџбенику електродинамике.

Ампер је открио да се струје из супротног смера одбијају, а струје из истог смера привлаче, ако су струје управне онда нема магнетне интеракције између њих. Ово је резултат научниковог истраживања интеракција електричних струја као правих узрока магнетних интеракција. Ампер је открио закон механичке интеракције електричних струја и тако решио проблем магнетних интеракција.

Да би се разјаснили закони по којима су силе механичке интеракције струја повезане са другим величинама, могуће је спровести експеримент сличан Амперовом експерименту данас.Да би се то урадило, релативно дуга жица са струјом И1 је фиксна, а кратка жица са струјом И2 је покретна, на пример, доња страна покретног оквира са струјом биће друга жица. Оквир је повезан са динамометром за мерење силе Ф која делује на оквир када су проводници под напоном паралелни.

У почетку је систем избалансиран и растојање Р између жица експерименталне поставке је знатно мање у поређењу са дужином л ових жица. Сврха експеримента је мерење силе одбијања жица.

Струја, како у непокретним тако иу покретним жицама, може се регулисати помоћу реостата. Променом растојања Р између жица, променом струје у свакој од њих, лако се могу наћи зависности, видети како јачина механичке интеракције жица зависи од струје и од удаљености.

Ако је струја И2 у покретном оквиру непромењена, а струја И1 у стационарној жици порасте за одређени број пута, онда ће се сила Ф интеракције жица повећати за исти износ. Слично, ситуација се развија ако је струја И1 у фиксној жици непромењена и струја И2 у оквиру се промени, тада се сила интеракције Ф мења на исти начин као када се струја И1 промени у непокретној жици са константном струјом И2 у РАМ. Тако долазимо до очигледног закључка — сила интеракције жица Ф је директно пропорционална струји И1 и струји И2.

Ако сада променимо растојање Р између жица које су у интеракцији, испоставиће се да како се ово растојање повећава, сила Ф се смањује и смањује за исти фактор као и растојање Р.Дакле, сила механичке интеракције Ф жица са струјама И1 и И2 обрнуто је пропорционална растојању Р између њих.

Променом величине л покретне жице, лако је обезбедити да је сила такође директно пропорционална дужини интеракцијске стране.

Као резултат, можете унети фактор пропорционалности и написати:

Ова формула вам омогућава да пронађете силу Ф којом магнетно поље које ствара бесконачно дуг проводник са струјом И1 делује на паралелни пресек проводника са струјом И2, док је дужина пресека л и Р растојање између проводника у интеракцији. Ова формула је изузетно важна у проучавању магнетизма.

Однос ширине и висине се може изразити у смислу магнетне константе као:

Тада ће формула добити облик:

Сила Ф се сада зове Амперова сила, а закон који одређује величину ове силе је Амперов закон. Амперов закон се назива и закон који одређује силу којом магнетно поље делује на мали део проводника са струјом:

«Сила дФ којом магнетно поље делује на елемент дл проводника са струјом у магнетном пољу директно је пропорционална јачини струје дИ у проводнику и векторском производу елемента дужине дл проводника. проводник и магнетна индукција Б «:

Правац Амперове силе је одређен правилом за израчунавање векторског производа, које је згодно запамтити помоћу правила леве руке, које се односи на основне законе електротехнике, а модул Амперове силе може се израчунати по формули:

Овде је алфа угао између вектора магнетне индукције и правца струје.

Очигледно, амперова сила је максимална када је елемент проводника са струјом окомит на линије магнетне индукције Б.

Захваљујући Амперовој снази, данас раде многе електричне машине, где жице које носе струју међусобно делују и са електромагнетним пољем. Већина генератора и мотора на овај или онај начин користи снагу Ампера у свом раду. Ротори електромотора ротирају у магнетном пољу својих статора због Амперове силе.

Електрична возила: трамваји, електрични возови, електрични аутомобили — сви они користе Амперову снагу да би се њихови точкови на крају окренули. Електричне браве, врата лифтова итд. Звучници, звучници - у њима магнетно поље струјног намотаја интерагује са магнетним пољем сталног магнета, формирајући звучне таласе. Коначно, плазма се компресује у токамацима због Амперове силе.