Az Ampere erőhatás alkalmazása a technológiában
1820-ban Hans Christian Oersted dán fizikus alapvető felfedezést tett: az iránytű mágneses tűjét egy egyenáramot szállító vezeték eltéríti. Így a tudós egy kísérlet során megállapította, hogy az áram mágneses tere pontosan merőleges az áramra, nem pedig azzal párhuzamosan, ahogy azt feltételezni lehetne.
Andre-Marie Ampere francia fizikust annyira megihlette Oersted kísérletének bemutatása, hogy úgy döntött, önállóan folytatja ezirányú kutatásait.
Ampere meg tudta állapítani, hogy nem csak egy mágneses tűt térít el egy áramvezető vezető, hanem két párhuzamos, egyenáramot hordozó vezető vonzhatja vagy taszíthatja egymást – attól függően, hogy milyen irányban mozognak egymáshoz képest az ezekben lévő áramok. vezetékek.
Kiderült, hogy az elektromos áram mágneses teret hoz létre, és a mágneses tér már egy másik áramra hat.Ampere arra a következtetésre jutott, hogy az áramot vezető vezeték is csak azért hat az állandó mágnesre (nyíl), mert a mágnes belsejében is sok mikroszkopikus áram folyik zárt úton, és a gyakorlatban, bár a mágneses terek kölcsönhatásba lépnek, ezeknek a mágneses tereknek a forrásai, az áramok , taszítják. Áramok nélkül nem lenne mágneses kölcsönhatás.
Ennek eredményeként, ugyanabban az 1820-ban, Ampere felfedezte azt a törvényt, amely szerint az egyenáramok kölcsönhatásba lépnek egymással. Az egyirányú áramú vezetők vonzzák egymást, az ellentétes irányú áramú vezetők taszítják egymást (lásd - Ampere törvénye).
Kísérleti munkája eredményeként Ampere megállapította, hogy a mágneses térbe helyezett áramvezető vezetékre ható erő lineárisan függ mind a vezetékben lévő I áram nagyságától, mind a mágneses tér B indukciójának nagyságától. amelybe ez a vezeték kerül .
Az Ampere-törvény a következőképpen fogalmazható meg. Az a dF erő, amellyel a mágneses tér a B mágneses térben elhelyezkedő dI áramelemre hat, egyenesen arányos az áramerősséggel és a B mágneses indukció által a dL vezető elem hosszának vektorszorzatával.
Az Ampere erő iránya a balkéz szabállyal határozható meg. Ez az erő akkor a legnagyobb, ha a vezeték merőleges a mágneses indukció vonalaira. Elvileg egy olyan L hosszúságú vezeték amperereje, amely a mágneses tér erővonalaihoz képest alfa szögben B indukciós mágneses térbe helyezett I áramot vezet, egyenlő:
Ma már vitatható, hogy minden elektromos alkatrész, amelyben egy elektromágneses hatás mechanikai mozgásba hoz egy elemet, az Amper erejét használja.
Az elektromechanikus gépek működési elve pontosan ezen az erőn alapul, pl. egy villanymotorban… Az elektromos motor működése közben bármely pillanatban a forgórész tekercsének egy része elmozdul az állórész tekercs egy részének áramának mágneses mezőjében. Ez az Ampere erő és az áramok kölcsönhatásának Ampere törvényének megnyilvánulása.
Ez az elv talán a legelterjedtebb az elektromos motoroknál, ahol így az elektromos energia mechanikai energiává alakul.
A generátor elvileg ugyanaz a villanymotor, amely csak a fordított átalakítást valósítja meg: a mechanikai energia elektromos energiává alakul (lásd - Hogyan működnek az AC és DC generátorok?).
A motorban a forgórész tekercselése, amelyen az áram folyik, az állórész mágneses mezőjéből (amelyre ekkor a kívánt irányú áram is hat) az Amper-erő hatását tapasztalja, és így a motor forgórésze egy forgó mozgás, a tengely forgása a terheléssel.
Az elektromos autók, villamosok, elektromos vonatok és más elektromos járművek kerekei forognak egy tengelynek köszönhetően, amely az Ampere erő hatására forog egy váltóáramú vagy egyenáramú motorban. Az AC és DC motorok ampert használnak.
Az elektromos zárak (liftajtók, kapuk stb.) ugyanúgy működnek, egyszóval - minden olyan mechanizmus, ahol az elektromágneses hatás mechanikus mozgáshoz vezet.
Például egy hangszóróban, amely a hangszóró hangszóróiban ad ki hangot, a membrán rezeg, mert az áramot vezető tekercset taszítja az állandó mágnes mágneses tere, amely köré fel van szerelve.Így hangrezgések képződnek – az áramerősség változó (mivel a tekercsben lévő áram a reprodukálandó hang frekvenciájával változik) megnyomja a diffúzort, hangot generálva.
A magnetoelektromos rendszer elektromos mérőműszerei (pl. analóg ampermérők) tartalmaznak egy telepített eltávolítható huzalkeretet állandó mágnes pólusai között… A keret spirálrugókra van felfüggesztve, amelyeken keresztül a mért elektromos áram áthalad ezen a mérőeszközön, valójában a kereten keresztül.
Amikor az áram áthalad a kereten, az állandó mágnes mágneses terében az adott áram nagyságával arányos Ampererő hat rá, ezért a keret forog, deformálva a rugókat. Amikor az ampererőt kiegyenlíti a rugóerő, az előlap leáll, és ekkor leolvasható.
A kerethez egy nyíl van csatlakoztatva, amely a mérőeszköz fokozatos skálájára mutat. A nyíl elhajlási szöge arányosnak bizonyul a kereten áthaladó teljes árammal. A keret általában több fordulatból áll (lásd - Ampermérő és voltmérő készülék).