電気工学
08.12.2018

2つの導体間のアンペア力。 磁場誘導の決定とアンペア式の検証

アンペアの法則は、科学技術的進歩が考えられない限り、電気工学において最も重要で最も有用な法律の1つです。 この法律は、1820年にAndre Marie Ampereによって最初に制定されました。 電流の方向が一致すれば、電流が流れる互いに平行な2つの導体が引き合って、反対方向に流れると、導体は互いに反発する。 ここでの相互作用は、荷電粒子が移動するときに永久に生じる磁場を介して生じる。 数学的に、アンペアの法則は単純な形で次のようになります。

F =BILsinα、

ここで、Fはアンペア力（導体が反発または引きつける力）であり、Bは磁気誘導であり、 I - 現在の強さ。 Lは導体の長さ、 αは電流の方向と磁気誘導の方向との間の角度である。

電磁場の作用の下であらゆる要素の動きがある電気工学のノードは、アンペールの法則を使用します。 最も広く普及しているすべての技術構成単位ではほとんど使用されていませんが、基本的にAmpereの法則を使用した作業は電気モーター、または構造的にほぼ同じ発電機です。




これは、ステータがステータの磁場の影響を受けて動作するため、ロータが回転するアンペール力の作用下にある。 車輪が配置されているシャフトを駆動するための電気コイル上の車両は、アンペア力（トラム、電気自動車、電車など）を使用します。 また、磁界は、電動キャップ（電気ドア、スライドゲート、エレベータドア）の機構を動かす。 言い換えれば、電力で動作し、回転ノードを持つデバイスは、アンペアの法則に基づいています。 また、スピーカーなどの他の多くのタイプの電気工学に応用されています。

ラウドスピーカまたはスピーカでは、永久磁石を使用して、健全な振動を形成する膜を励起する。 近くの導体によって電流が生成される電磁場の作用の下、所望の音に応じて変化するアンペア力の影響を受ける。

アンペアは、導体に磁場が及ぼす影響を調べると、現在の要素に作用する力は、

どこで

電流導体素子 。 ベクトル方向

電流の方向と一致する。 - 誘導MT。 力の方向は、左手の規則に従うか、またはベクトル積の定義に従う。 力のモジュラスが決定される

コーナー

ベクトル間の

と .

我々は、電流が磁場を生成し、また外部磁場が電流に影響することを知っているので、電流が流れる2つの平行な直線導体 と 。 それぞれの電流は、それ自体の磁場を作り、それは他の電流に影響を与えます。 そのような行動の力はアンペアの力です。


最初の現在にフィールドを作成させる 。 この分野では、第2の電流に​​アンペア力が作用する。 。 以来 現在の角度 フィールド 直接、アンペアの力は


直流によって生成される磁場の大きさ 等しい

どこで - 電流間の距離（将来この式を得る）。 そして、第2の電流に​​作用する力は、


同様に、第2の電流から第1の電流に作用する力の式を見つけることができます。


力は大きさは等しいが反対方向に向くことに注意する。


2つの電流の相互作用力の大きさ

.

2つの等しく方向づけられた電流が互いに引き寄せられる。 反対方向の電流は互いに打ち消し合う。

ローレンツ力

以来 電流は電荷の方向づけられた動きであるので、外部磁界から移動する電荷に力が作用する。 ローレンツは、移動ポイントチャージに作用する力の式を受け取りました。 磁場から .


(1)

- 請求率。 ローレンツ力の方向

左手法則に従って、またはベクター産物に従って決定される。 ローレンツ力のモジュラスは、

の

力はゼロです。 角度が 力は大きさです

。 だから ローレンツ力は速度のみを方向に変化させます。 したがって、移動する荷電粒子には磁界が働かない。 磁場のほかに電場がある場合、全ローレンツ力

出演している

. (2)

一様な磁場中の点電荷粒子の動きを考える。 レッツ

。 この場合、ローレンツ力の大きさは

。 この場合、粒子は常に磁場に垂直な平面内に留まる。 速度は大きさが変化しないので、円周は運動の軌跡である。 粒子が円上を動くので、ローレンツ力に加えて、求心力が作用する。 軌道の任意の点について、力の平等が実行される。


。 ここから、円の半径

。 回転周期

。 非相対論的粒子の場合、周期は速度に依存しない。 MP内の粒子の挙動は、アクセラレータの設計の基礎をなす。 粒子速度および磁場の方向の任意の向きに対して、速度は平行および垂直成分に分解することができる。

。 この場合、円の半径は :

。 期間中 パーティクルはフィールドに沿った距離を等しく渡します

。 これらの2つの動きを足し合わせると軌道が得られます。軌道は螺旋または螺旋であり、ステップ


どこで

- 速度と磁場との間の角度。 磁場が不均一で、角度になるようにする

フィールド 成長する 次に と 成長とともに減少する 。 この効果は、磁場中の荷電粒子の集束に基づく。

21世紀には、自然の法則がすべて明らかになったようです。 磁気、電気、分子、原子の世界はオープンブックです。 同時に、百年以上前に発見された多くの法律は、今日までの関連性を失わず、多くの身近な主題の研究の基礎となっています。 まず、電気について話しています。 フランスの物理学者Andre Ampere氏は物理法則に名前を付けたばかりでなく、彼が記述した現象のために世界中の物理学者や学童にも広く知られています。

1820年には、磁気針の作用と、エルステッドのワイヤーを流れる電流に基づいて、アンペアはアンペアの法則と呼ばれる最も重要な発見をしました。 それの文言は以下のように簡単に読まれる：

互いに平行に配置された2つの導体を通って一方向に電流を流すと、それらの相互反発につながる。 それを他の方向に渡すと、他のものが等しい場合、2つの導体の相互引力が生じる。

肉眼で見ることができるこれらの結論に加えて、アンペアの法則は、同じ研究者によって同時に発見された多くの概念を含む。

電流が異なる方向に流れるときの2つの導体の挙動を結びつけて、フランスの科学者は、それらの動作を保証する力を調べ始める。 彼の推論の論理は単純であり、導体を通過する電流が生成される。これは、導体断面を構成する同心円として表現することができる。 別の導体は、第1の導体に平行であり、第1の導体と第2の導体との間の距離が小さい場合、磁場の影響領域に入り込み、その結果、導体の原子に作用してそれらを動作させる力が形成される。 アンペールの法則はまた、観察された観察を説明することを可能にする。

  • 磁場は、電流の流れの結果である。
  • 磁界は移動する電荷に影響する。

実行された実験と得られた結果に基づいて、Andre Ampereは電流がそれらを通過する時に導体に影響を与える力と現象を結びつけたため、アンペアの法則は次の式で表すことができます：

F = IB1sinα.

ここで、Fはアンペア力、すなわち 磁場中の電流で導体に作用する力、

私   - 現在の強さ;

l- 導体の長さ。

B磁気誘導ベクトルのモジュール;

罪を犯す- ベクトルと導体の間に形成される角度の正弦。

水平に自由に懸架された導体は、馬蹄形磁石の領域に配置される。 磁石の磁場は主に磁極の間に集中しているので、磁力は磁極間に直接配置された導体の部分にのみ実際に作用する。 力は、2つのロッドによって導体に接続された特別なスケールを使用して測定されます。 それは、導体および磁気誘導線に対して垂直に水平に向けられる。

電流強度を2倍にすると、導体に作用する力も2倍に増加することがわかります。 別の磁石を追加すると、磁場が存在する領域のサイズが2倍になり、磁場が作用する導体の部分の長さが2倍になります。 強度も2倍になります。 最後に、アンペア力は、ベクトルによって形成される角度に依存する。 イン 力はFの最大値に達する t

したがって、電流が流れる長さの導体の部分に作用する最大の力は、電流Iと部分の長さの積に正比例する。

電流強度を2倍にすると、導体に作用する力も2倍に増加することがわかります。 もう1つの磁石を追加すると、磁場が存在する領域のサイズが2倍になり、磁場が作用する導体の部分の長さが2倍になります。 強度も2倍になります。 最後に、アンペア力は、ベクトルによって形成される角度に依存する。 イン導体付き。 磁石が置かれているスタンドの傾きを変えることで、導体と磁気誘導線の間の角度が変わるようにすることで、これを確実に行うことができます。 力はPの最大値に達する t 磁気誘導が導体に垂直のとき

したがって、電流が流れる長さA / Dの導体の部分に作用する最大の力は、セクションD /：/ 7t〜/ L /の電流強度/長さの積に正比例する。

磁気誘導ベクトルのモジュールは、磁場から導体部分まで作用する最大力と電流との積と電流の積とこの部分の長さとの比である。

磁場は、磁気誘導ベクトルによって完全に特徴付けられる。 V.磁場の各点において、磁気誘導ベクトルの方向およびそのモジュールは、電流で導体の部分に作用する力を測定することによって決定することができる。

\u003eアンペア・パワー・モジュール

磁気誘導ベクトル イン導体のセグメントの方向に電流を流す。 経験によれば、誘導ベクトルが電流で導体に沿って誘導される磁場は、電流に影響を与えないことが示されている。 したがって、モジュラスは成分ベクトルのモジュラスのみに依存する 例えば、導体に垂直、すなわち ベクトルの平行成分に依存せず、ベクトルの平行成分に依存しない イン導体に沿って指向される。

最大アンペア力は次のとおりです。

彼女に対応する。 任意の角度値に対して、力は , コンポーネント。 したがって、力のモジュラス F、電流が流れる導体の小さな部分に作用する 私現在の要素との角度を構成する誘導付きの磁場の側から、次のようになります。

この表現はアンペアの法則と呼ばれています。

アンペア力は、磁気誘導ベクトルとアンペア数との積、導体部分の長さ、および磁気誘導と導体部分との間の角度の正弦に等しい。

\u003eアンペール・フォースの方向

上記の実験では、ベクトルは現在の要素に垂直であり、ベクトル . その方向は左手のルールによって決まります。

導体に垂直な磁気誘導ベクトルBの成分が手のひらに入るように左手を配置し、4本の伸ばした指を電流の方向に向けると、90度曲がった親指は導体セグメントに作用する力の方向を示す

の 磁気誘導の単位は、均一な磁場の磁気誘導を受けることができ、この場合、導体の長さ1m そこに電流が流れる1A 現場最大力Fから作用する m = 1 N.

磁気誘導のユニットと呼ばれる テスラユーゴスラビアの電気技術者テスラに敬意を表しています。

導線の断面上の磁界から電流で作用する力の測定に基づいて、磁気誘導ベクトルの大きさを決定することが可能である。
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