Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Електрика - це досить складний розділ фізики, він переповнений різними законами і явищами, які супроводжують протікання струму в провіднику. Наприклад, якщо у нас є два і більше провідників, по яких протікає електричний струм, то провідники будуть притягатися або відштовхуватися один від одного. Це прояв сили Ампера. У цій статті ми простою мовою розповімо, що це за явище і де воно застосовується.визначення
Закон Ампера говорить, що сила, яка виникає навколо провідника, прямо пропорційна його довжині, силі струму і магнітної індукції, а також косинуса кута між провідником і вектором магнітної індукції. Відповідно його формула:
F = BILcosa
Ця F є силою Ампера. Нічого не нагадує? І формула, і сам її фізичний зміст аналогічний силі Лоренца. Відмінністю є лише те, що закон Ампера справедливий для провідника в магнітному полі, а Лоренца діє на заряджені частинки.
Якщо його представити у векторній формі, то рівняння матиме вигляд:
А в диференціальної формі:
Є й інше формулювання: закон Ампера характеризує силу, діючу на провідник в магнітному полі. Він був відкритий Андре Марі Ампером в 1820 році.
У чому вимірюється сила Ампера? Як і інші сили у фізиці - в Ньютона (Н).
Цікаво! У вітчизняній фізики в більшості випадків дотримуються системи одиниць вимірювання СІ. Так ось в цій системі під величиною 1 Ампер розуміють такий струм, при протіканні якого по двом провідникам розташованим паралельно і в 1 метрі один від одного, виникала б сила взаємодії в 2 * 10 (- 7) Н. При цьому вони мають нескінченну довжину, мінімальну площу поперечного перерізу і розташовані в вакуумі.
Так як цей закон має на увазі виникнення якоїсь сили, то немає сумнівів що при наявності декількох таких сил вони будуть взаємодіяти між собою. Давайте розберемося як саме.
При взаємодії паралельних струмів, що протікають в одному напрямку, два розташованих поруч провідника почнуть притягатися. Якщо струми будуть протікати в різних напрямках - провідники будуть відштовхуватися. Це і є найважливіше дію в цьому законі.
Напрямок сили Ампера
Щоб визначити напрямок цих сил використовують правило лівої руки. Для цього потрібно розкриту долоню лівої руки розташувати близько провідника так, щоб в неї входили лінії вектора індукції магнітного поля, а чотири розкритих пальця вказували напрямок протікання струму. Тоді відігнутий під прямим кутом великий палець вкаже напрям сили Ампера і Лоренца.
Нагадаємо, що напрям вектора магнітної індукції визначається за допомогою правила правої руки. Для цього потрібно обігнути чотири пальці правої руки навколо провідника, великий палець відігнути під прямим кутом (немов показуєте «клас»), так щоб він вказував напрям струму. Тоді чотири зігнутих пальця будуть показувати, як проходять лінії магнітного поля, вони будуть описувати кола навколо струмопровідної жили.
Застосування на практиці
Закон Ампера є одним з найважливіших законів електротехніки. Давайте розглянемо приклади з його практичного застосування. Основою майже будь-якого підприємства є електропривод. Двигуна і електромагнітні виконавчі механізми використовуються для переміщення або приведення в дію різних вузлів:
- автоматизованих засувок трубопроводів;
- вантажопідйомних механізмів;
- електротранспорту (електровози на жд);
- трамваї;
- тролейбуси;
- електрокари та інше.
Сила Ампера змушує двигун обертатися, через взаємодію між обмотками ротора і статора. Для того щоб обмотки оберталися, їх або перемикають за допомогою щіткового вузла і колектора в двигунах постійного струму, або використовують змінний струм.
У динаміках і гучномовцях теж закон Ампера знайшов своє застосування. Там відбувається рух мембрани, на якій розташована обмотка з мідного дроту в магнітному полі постійного магніту.
Її дія спостерігається при коротких замиканнях на ЛЕП. Де під впливом надвеликих струмів шини й проведення починають згинатися.
У момент пострілу з рельстрона у нього розсуваються рейки. Це обумовлено вже перерахованими причинами.
Наостанок рекомендуємо переглянути корисне відео по темі:
Всі явища в електриці важливі, деякі вносять менший вплив, деякі більше. Однак розуміти, де і як вони проявляються повинен кожен, хто пов'язаний з цією сферою, незалежно електромонтер, АСУшнік або КІПовец. Сподіваємося, тепер ви знаєте, що описує закон Ампера, а також яке його практичне значення!
Матеріали по темі:
- Закон Джоуля-Ленца
- Як перевести ампери в кіловати
- Розподіл зарядів у провіднику