Ampere'nin kuvvet etkisinin teknolojide uygulanması
1820'de Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted temel bir keşif yaptı: pusulanın manyetik iğnesi, doğru elektrik akımı taşıyan bir tel tarafından saptırılır. Böylece, bilim adamı bir deneyde, akımın manyetik alanının, varsayılabileceği gibi, akıma paralel değil, akıma tam olarak dik olarak yönlendirildiğini buldu.
Fransız fizikçi Andre-Marie Ampere, Oersted'in deneyinin gösterilmesinden o kadar ilham aldı ki, araştırmasını bu yönde tek başına sürdürmeye karar verdi.
Ampere, manyetik bir iğnenin akım taşıyan bir iletken tarafından saptırılmasının yanı sıra, doğru akım taşıyan iki paralel iletkenin de birbirini çekebileceğini veya itebileceğini saptadı. teller.
Bir elektrik akımının bir manyetik alan ürettiği ve manyetik alanın halihazırda başka bir akım üzerinde etkili olduğu ortaya çıktı.Ampere, akım taşıyan bir telin kalıcı bir mıknatıs (ok) üzerinde de etki ettiği sonucuna vardı, çünkü birçok mikroskobik akım da mıknatısın içinde kapalı yollarda akıyor ve pratikte, manyetik alanlar etkileşime girse de, bu manyetik alanların kaynakları, akımlar. , püskürtülür. Akımlar olmadan manyetik etkileşim olmaz.
Sonuç olarak, aynı yıl 1820'de Ampere, doğrudan elektrik akımlarının etkileşime girdiği yasayı keşfetti. Akımları aynı yönde olan iletkenler birbirini çeker ve zıt yönlü akımları olan iletkenler birbirini iter (bkz. - Amper Yasası).
Ampere, deneysel çalışmasının bir sonucu olarak, manyetik alana yerleştirilmiş akım taşıyan bir tele etki eden kuvvetin, hem teldeki I akımının büyüklüğüne hem de manyetik alanın indüksiyonunun B büyüklüğüne doğrusal olarak bağlı olduğunu buldu. bu telin yerleştirildiği yer.
Ampere yasası aşağıdaki gibi formüle edilebilir. Manyetik alanın manyetik indüksiyon B alanında bulunan dI akım elemanına etki ettiği kuvvet dF, akım ve iletken elemanın dL uzunluğunun manyetik indüksiyon B ile vektörel çarpımı ile doğru orantılıdır.
Ampere kuvvetinin yönü sol el kuralı ile belirlenebilir. Bu kuvvet, tel manyetik indüksiyon hatlarına dik olduğunda en fazladır. Prensip olarak, manyetik alanın kuvvet çizgilerine bir alfa açısında B indüksiyon manyetik alanına yerleştirilmiş bir I akımı taşıyan L uzunluğundaki bir telin amper kuvveti şuna eşittir:
Bugün, bir elektromanyetik etkinin bir elemanı mekanik harekete geçirdiği tüm elektrikli bileşenlerin Amper kuvvetini kullandığı iddia edilebilir.
Elektromekanik makinelerin çalışma prensibi tam olarak bu kuvvete dayanmaktadır, örneğin, bir elektrik motorunda... Herhangi bir anda, elektrik motorunun çalışması sırasında, rotor sargısının bir kısmı, stator sargısının bir kısmının akımının manyetik alanında hareket eder. Bu, Ampere kuvvetinin ve Ampere'in akımların etkileşimi yasasının bir tezahürüdür.
Bu prensip, belki de elektrik motorlarında en yaygın olanıdır. elektrik enerjisi böylece mekanik enerjiye dönüşür.
Jeneratör prensipte aynı elektrik motorudur ve yalnızca ters dönüşümü gerçekleştirir: mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür (bkz. AC ve DC jeneratörler nasıl çalışır?).
Motorda içinden akımın aktığı rotor sargısı, stator manyetik alanından (bu sırada üzerine istenilen yönde akım da etki eder) gelen Amper kuvvetinin etkisine maruz kalır ve böylece motorun rotoru devreye girer. dönme hareketi, yük ile birlikte milin dönmesi.
Elektrikli arabalar, tramvaylar, elektrikli trenler ve diğer elektrikli araçlar, bir AC veya DC tahrik motorunda Ampere kuvvetinin etkisi altında dönen bir şaft sayesinde tekerlek dönüşü yaşar. AC ve DC motorlar amper kullanır.
Elektrikli kilitler (asansör kapıları, kapılar vb.) tek kelimeyle aynı şekilde çalışır - elektromanyetik etkinin mekanik harekete yol açtığı tüm mekanizmalar.
Örneğin, bir hoparlörün hoparlörlerinde ses üreten bir hoparlörde, zar titreşir, çünkü akım taşıyan bobin etrafına takılı olduğu kalıcı mıknatısın manyetik alanı tarafından itilir.Böylece ses titreşimleri oluşur - Amper değişkendir (bobindeki akım çoğaltılacak sesin frekansıyla değiştiği için) difüzörü iterek ses üretir.
Manyetoelektrik sistemin elektrikli ölçüm cihazları (örn. analog ampermetreler), takılı çıkarılabilir bir tel çerçeve içerir Kalıcı bir mıknatısın kutupları arasında... Çerçeve, ölçülen elektrik akımının bu ölçüm cihazından, aslında çerçeveden geçtiği spiral yaylar üzerinde asılıdır.
Akım çerçeveden geçtiğinde, verilen akımın büyüklüğü ile orantılı olan Amper kuvveti kalıcı bir mıknatısın manyetik alanında ona etki eder, bu nedenle çerçeve dönerek yayları deforme eder. Amper kuvveti yay kuvveti ile dengelendiğinde çerçevenin dönüşü durur ve bu noktada okumalar alınabilir.
Çerçeveye, ölçüm cihazının kademeli ölçeğini gösteren bir ok bağlanmıştır. Okun sapma açısı, çerçeveden geçen toplam akımla orantılıdır. Çerçeve genellikle birkaç dönüşten oluşur (bkz. Ampermetre ve voltmetre cihazı).