Hukum Ampere
Dalam artikel ini, kita akan bercakap tentang undang-undang Ampere, salah satu undang-undang asas elektrodinamik. Daya Ampere sedang berfungsi hari ini dalam banyak mesin dan pemasangan elektrik, dan terima kasih kepada kuasa Ampere pada abad ke-20, kemajuan yang berkaitan dengan elektrifikasi dalam banyak bidang pengeluaran menjadi mungkin. Undang-undang Ampere adalah teguh sehingga hari ini dan terus berkhidmat dengan setia kejuruteraan moden. Jadi mari kita ingat kepada siapa kita berhutang kemajuan ini dan bagaimana ia bermula.
Pada tahun 1820, ahli fizik Perancis yang hebat Andre Marie Ampere mengumumkan penemuannya. Beliau bercakap di Akademi Sains tentang fenomena interaksi dua konduktor pembawa arus: konduktor dengan arus bertentangan menolak satu sama lain, dan dengan arus terus mereka menarik antara satu sama lain. Ampere juga mencadangkan bahawa kemagnetan adalah elektrik sepenuhnya.
Untuk beberapa lama, saintis itu menjalankan eksperimennya dan akhirnya mengesahkan andaiannya. Akhirnya, pada tahun 1826, beliau menerbitkan The Theory of Electrodynamic Phenomena Derived Exclusively from Experience.Sejak itu, idea tentang bendalir magnet telah ditolak sebagai tidak perlu, kerana kemagnetan, ternyata, disebabkan oleh arus elektrik.
Ampere membuat kesimpulan bahawa magnet kekal juga mempunyai arus elektrik di dalam, molekul bulat dan arus atom berserenjang dengan paksi yang melalui kutub magnet kekal. Gegelung berkelakuan seperti magnet kekal yang melaluinya arus mengalir dalam lingkaran. Ampere menerima hak penuh untuk dengan yakin menegaskan: "semua fenomena magnetik dikurangkan kepada tindakan elektrik."
Dalam perjalanan kerja penyelidikannya, Ampere juga menemui hubungan antara daya interaksi unsur semasa dengan magnitud arus ini, dia juga menemui ungkapan untuk daya ini. Ampère menegaskan bahawa daya interaksi arus tidak berpusat, seperti daya graviti. Formula yang diperolehi Ampere disertakan dalam setiap buku teks mengenai elektrodinamik hari ini.
Ampere mendapati bahawa arus dari arah bertentangan menolak dan arus dari arah yang sama menarik, jika arusnya berserenjang maka tiada interaksi magnet di antara mereka. Ini adalah hasil penyiasatan saintis tentang interaksi arus elektrik sebagai punca sebenar interaksi magnetik. Ampere menemui undang-undang interaksi mekanikal arus elektrik dan dengan itu menyelesaikan masalah interaksi magnetik.
Untuk menjelaskan undang-undang yang mana kuasa interaksi mekanikal arus berkaitan dengan kuantiti lain, adalah mungkin untuk menjalankan eksperimen yang serupa dengan eksperimen Ampere hari ini.Untuk melakukan ini, wayar yang agak panjang dengan arus I1 adalah pegun tetap, dan wayar pendek dengan arus I2 dibuat boleh alih, sebagai contoh, bahagian bawah bingkai alih dengan arus akan menjadi wayar kedua. Bingkai disambungkan kepada dinamometer untuk mengukur daya F yang bertindak pada bingkai apabila konduktor hidup selari.
Pada mulanya, sistem adalah seimbang dan jarak R antara wayar persediaan eksperimen adalah jauh lebih kecil berbanding dengan panjang l wayar ini. Tujuan eksperimen adalah untuk mengukur daya tolakan wayar.
Arus, dalam kedua-dua wayar pegun dan bergerak, boleh dikawal menggunakan reostat. Dengan menukar jarak R antara wayar, dengan menukar arus dalam setiap wayar, seseorang boleh dengan mudah mencari kebergantungan, lihat bagaimana kekuatan interaksi mekanikal wayar bergantung pada arus dan pada jarak.
Jika I2 semasa dalam bingkai bergerak tidak berubah dan arus I1 dalam wayar pegun meningkat dengan bilangan kali tertentu, maka daya F interaksi wayar akan meningkat dengan jumlah yang sama. Begitu juga, keadaan berkembang jika arus I1 dalam wayar tetap tidak berubah dan arus I2 dalam bingkai berubah, maka daya interaksi F berubah dengan cara yang sama seperti apabila arus I1 berubah dalam wayar pegun dengan arus malar I2 dalam bingkai itu. Oleh itu kita mencapai kesimpulan yang jelas - daya interaksi wayar F adalah berkadar terus dengan arus I1 dan arus I2.
Jika kita sekarang menukar jarak R antara wayar yang berinteraksi, ternyata apabila jarak ini bertambah, daya F berkurangan dan berkurangan dengan faktor yang sama dengan jarak R.Oleh itu, daya interaksi mekanikal F wayar dengan arus I1 dan I2 adalah berkadar songsang dengan jarak R antara mereka.
Dengan mengubah saiz l wayar alih, adalah mudah untuk memastikan bahawa daya juga berkadar terus dengan panjang sisi yang berinteraksi.
Akibatnya, anda boleh memasukkan faktor perkadaran dan menulis:
Formula ini membolehkan anda mencari daya F yang mana medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor panjang tak terhingga dengan arus I1 bertindak pada keratan selari konduktor dengan arus I2, manakala panjang keratan ialah l dan R ialah jarak. antara konduktor yang berinteraksi. Formula ini amat penting dalam kajian kemagnetan.
Nisbah aspek boleh dinyatakan dalam sebutan pemalar magnet sebagai:
Kemudian formula akan mengambil bentuk:
Daya F kini dipanggil daya Ampere, dan undang-undang yang menentukan magnitud daya ini ialah hukum Ampere. Undang-undang Ampere juga dipanggil undang-undang yang menentukan daya yang digunakan oleh medan magnet pada bahagian kecil konduktor pembawa arus:
"Daya dF dengan mana medan magnet bertindak pada elemen dl konduktor dengan arus dalam medan magnet adalah berkadar terus dengan kekuatan arus dI dalam konduktor dan hasil vektor unsur dengan panjang dl konduktor dan aruhan magnetik B «:
Arah daya Ampere ditentukan oleh peraturan untuk mengira hasil vektor, yang mudah diingat menggunakan peraturan kiri, yang merujuk kepada undang-undang asas kejuruteraan elektrik, dan modulus daya Ampere boleh dikira dengan formula:
Di sini, alfa ialah sudut antara vektor aruhan magnet dan arah semasa.
Jelas sekali, daya Ampere adalah maksimum apabila unsur konduktor pembawa arus berserenjang dengan garis aruhan magnetik B.
Terima kasih kepada kuasa Ampere, banyak mesin elektrik beroperasi hari ini, di mana wayar pembawa arus berinteraksi antara satu sama lain dan dengan medan elektromagnet. Majoriti penjana dan motor dalam satu cara atau yang lain menggunakan kuasa Ampere dalam kerja mereka. Pemutar motor elektrik berputar dalam medan magnet pemegunnya disebabkan oleh daya Ampere.
Kenderaan elektrik: trem, kereta api elektrik, kereta elektrik — semuanya menggunakan kuasa Ampere untuk membuat roda mereka akhirnya berputar. Kunci elektrik, pintu lif, dll. Pembesar suara, pembesar suara - di dalamnya medan magnet gegelung semasa berinteraksi dengan medan magnet magnet kekal, membentuk gelombang bunyi. Akhirnya, plasma dimampatkan dalam tokamak kerana daya Ampere.