Ampere spēka darbības pielietojums tehnoloģijā
1820. gadā dāņu fiziķis Hanss Kristians Oersteds veica fundamentālu atklājumu: kompasa magnētisko adatu novirza vads, kas nes tiešo elektrisko strāvu. Tādējādi zinātnieks eksperimentā atklāja, ka strāvas magnētiskais lauks ir vērsts tieši perpendikulāri strāvai, nevis paralēli tai, kā varētu pieņemt.
Franču fiziķis Andre-Marie Ampere bija tik iedvesmots no Orsteda eksperimenta demonstrēšanas, ka nolēma patstāvīgi turpināt pētījumus šajā virzienā.
Ampere spēja noteikt, ka ne tikai magnētisko adatu novirza strāvu nesošais vadītājs, bet arī divi paralēli vadītāji, kas nes līdzstrāvu, var viens otru piesaistīt vai atgrūst — atkarībā no tā, kādos virzienos tie pārvietojas attiecībā pret otru šajās strāvās esošās strāvas. vadi.
Izrādījās, ka elektriskā strāva rada magnētisko lauku, un magnētiskais lauks jau iedarbojas uz citu strāvu.Ampērs secināja, ka strāvu nesošais vads iedarbojas arī uz pastāvīgo magnētu (bultiņu) tikai tāpēc, ka magnēta iekšpusē slēgtos ceļos plūst arī daudzas mikroskopiskas strāvas, un praksē, lai arī magnētiskie lauki mijiedarbojas, šo magnētisko lauku avoti, strāvas , tiek atbaidīti. Magnētiskās mijiedarbības nebūtu bez strāvām.
Rezultātā tajā pašā 1820. gadā Ampere atklāja likumu, saskaņā ar kuru tiešās elektriskās strāvas mijiedarbojas. Vadi, kuru strāva ir vērsta vienā virzienā, piesaista viens otru, un vadītāji ar pretēji vērstu strāvu viens otru atgrūž (sk. Ampera likums).
Eksperimentālā darba rezultātā Ampere atklāja, ka spēks, kas iedarbojas uz magnētiskajā laukā novietotu strāvu nesošo vadu, ir lineāri atkarīgs gan no strāvas I lieluma vadā, gan no magnētiskā lauka indukcijas B lieluma. kurā ielikts šis vads .
Ampera likumu var formulēt šādi. Spēks dF, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz strāvas elementu dI, kas atrodas indukcijas B magnētiskajā laukā, ir tieši proporcionāls strāvai un magnētiskās indukcijas B vadītā elementa garuma vektora reizinājumam dL.
Ampera spēka virzienu var noteikt ar kreisās rokas likumu. Šis spēks ir vislielākais, ja vads ir perpendikulārs magnētiskās indukcijas līnijām. Principā ampēra stiprums vadam ar garumu L, kas vada strāvu I, kas atrodas indukcijas B magnētiskajā laukā alfa leņķī pret magnētiskā lauka spēka līnijām, ir vienāds ar:
Mūsdienās var apgalvot, ka visi elektriskie komponenti, kuros elektromagnētiskā darbība iedarbina elementu mehāniskā kustībā, izmanto ampēra spēku.
Elektromehānisko mašīnu darbības princips ir balstīts tieši uz šo spēku, piemēram, elektromotorā… Jebkurā brīdī elektromotora darbības laikā daļa no tā rotora tinuma pārvietojas statora tinuma daļas strāvas magnētiskajā laukā. Tas ir Ampera spēka un Ampera likuma par strāvu mijiedarbību izpausme.
Šis princips, iespējams, ir visizplatītākais elektromotoros, kur Tādējādi elektriskā enerģija tiek pārveidota mehāniskajā enerģijā.
Ģenerators principā ir tas pats elektromotors, kas realizē tikai apgriezto transformāciju: mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju (sk. Kā darbojas maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratori?).
Motorā rotora tinums, caur kuru plūst strāva, piedzīvo ampēra spēka darbību no statora magnētiskā lauka (uz kuru arī šajā laikā iedarbojas strāva ar vēlamo virzienu) un tādējādi motora rotors nonāk rotācijas kustība, vārpstas rotācija ar slodzi.
Elektriskie automobiļi, tramvaji, elektriskie vilcieni un citi elektriskie transportlīdzekļi piedzīvo riteņu rotāciju, pateicoties vārpstai, kas griežas Ampere spēka ietekmē maiņstrāvas vai līdzstrāvas piedziņas motorā. Maiņstrāvas un līdzstrāvas motori izmanto ampērus.
Elektriskās slēdzenes (lifta durvis, vārti utt.) darbojas vienādi, vārdu sakot - visi mehānismi, kur elektromagnētiskā darbība noved pie mehāniskas kustības.
Piemēram, skaļrunī, kas rada skaņu skaļruņa skaļruņos, membrāna vibrē, jo strāvu nesošo spoli atgrūž pastāvīgā magnēta magnētiskais lauks, ap kuru tā ir uzstādīta.Tādējādi veidojas skaņas vibrācijas — strāvas stiprums ir mainīgs (jo strāva spolē mainās līdz ar reproducējamās skaņas frekvenci) spiež difuzoru, radot skaņu.
Magnetoelektriskās sistēmas elektriskie mērinstrumenti (piemēram, analogie ampērmetri) ietver uzstādītu noņemamu stiepļu rāmi starp pastāvīgā magnēta poliem… Rāmis ir piekārts uz spirālveida atsperēm, caur kurām izmērītā elektriskā strāva iet caur šo mērierīci, faktiski caur rāmi.
Strāvai ejot caur rāmi, pastāvīgā magnēta magnētiskajā laukā uz to iedarbojas ampērspēks, proporcionāls dotās strāvas stiprumam, tāpēc rāmis griežas, deformējot atsperes. Kad ampēra spēks ir līdzsvarots ar atsperes spēku, rāmis pārstāj griezties un tajā brīdī var veikt rādījumus.
Rāmim ir pievienota bultiņa, kas norāda uz mērierīces graduēto skalu. Bultas novirzes leņķis izrādās proporcionāls kopējai strāvai, kas iet caur rāmi. Rāmis parasti sastāv no vairākiem pagriezieniem (sk. Ampermetra un voltmetra ierīce).