Ampérny výkon v vektorovej forme. Určenie indukcie magnetického poľa a overovanie amplitúdového vzorca

Ampér, skúmanie dopadu magnetické pole  na vodiči s prúdom zistil, že sila pôsobiaca na prúdový prvok sa rovná

kde

prúdový vodičový prvok , Vektorové smerovanie

sa zhoduje so smerom prúdu. - indukcia MT. Smer sily je podľa pravidla ľavej ruky alebo podľa definície vektorového produktu. Stanoví sa modul sily

uhol

medzi vektormi

a .

Vieme, že prúd vytvára magnetické pole a tiež to, že vonkajšie magnetické pole ovplyvňuje prúd, takže je zaujímavé zvážiť dva paralelné priame vodiče, cez ktoré prúdi prúdy a , Každý z prúdov vytvára vlastné magnetické pole, ktoré ovplyvňuje druhý prúd. Sila takejto akcie je silou Ampéry.

Nech prvý prúd vytvorí pole , V tomto poli pôsobí amperačná sila na druhý prúd. , pretože aktuálny uhol a pole priamym, potom je Ampere silou

Veľkosť magnetického poľa generovaného jednosmerným prúdom je

kde - vzdialenosť medzi prúdmi (tento vzorec dostaneme v budúcnosti). Sila pôsobiaca na druhý prúd je určená prúdmi

Podobne môžete nájsť výraz pre silu pôsobiacu na prvý prúd z druhého prúdu.

Poznamenávame, že sily sú v rovnakej veľkosti, ale smerujú opačným smerom.

Veľkosť interakčnej sily dvoch prúdov

.

Dva rovnako smerované prúdy sa navzájom priťahujú. Prúdy v opačnom smere sa odpudzujú.

Lorentzova sila

pretože Pretože prúd je riadeným pohybom nábojov, silou pôsobí na pohyblivý náboj z vonkajšieho magnetického poľa. Lorenz dostal vzorec pre silu, ktorá pôsobí na pohyblivý náboj. z magnetického poľa .

(1)

- sadzba poplatkov. Smer Lorentzovej sily pre

určená podľa pravidiel na ľavej strane alebo podľa vektorového produktu. Modul Lorentzovej sily sa rovná

pre

sily sú nulové. Keď je uhol výkon je veľkosť

, teda Lorentz sila mení rýchlosť len v smere. Preto magnetické pole nepracuje na pohyblivých nabitých časticiach. Keď je okrem magnetického poľa aj elektrické pole, celková sila Lorentz

má vzhľad

. (2)

Zvážte pohyb bodovo nabitých častíc v jednotnom magnetickom poli. nechať

, V tomto prípade sa veľkosť Lorentzovej sily rovná

, V tomto prípade častice vždy zostávajú v rovine kolmej na magnetické pole. Vzhľadom na to, že rýchlosť sa nemení v rozsahu, obvod je dráha pohybu. Keď sa častica pohybuje po svojom obvode, pôsobí na ňu centrietačná sila okrem Lorentzovej sily. Pre akýkoľvek bod trajektórie sa vykonáva rovnosť síl.

, Odtiaľ nájdeme polomer kruhu

, Doba rotácie

, Pre nerelativistické častice obdobie nezávisí od rýchlosti. Chovanie častíc v MP je základom konštrukcie urýchľovačov. Pre ľubovoľnú orientáciu rýchlosti častíc a smeru magnetického poľa môže byť rýchlosť rozložená na paralelné a kolmé zložky:

, V tomto prípade je polomer kružnice určený polomerom :

, Za obdobie častica bude prechádzať vzdialenosť pozdĺž poľa rovná

, Ak pridáme tieto dve pohyby, dostaneme trajektóriu, čo je špirála alebo špirála s krokom

kde

- uhol medzi rýchlosťou a magnetickým poľom. Nech je magnetické pole nerovnomerné, uhol

a pole rastie smerom k potom a rastu , Tento efekt je založený na zaostrovaní nabitých častíc v magnetickom poli.

Vodorovne voľne zavesený vodič je umiestnený v poli podkovového magnetu. Pole magnetu je koncentrované hlavne medzi jeho pólmi, takže magnetická sila pôsobí prakticky iba na časť vodiča, ktorá je umiestnená priamo medzi pólmi. Sila sa meria pomocou špeciálnych váh pripojených k vodiču pomocou dvoch tyčí. Je orientovaná vodorovne kolmo na vodič a magnetické indukčné vedenie.

Zvýšením intenzity prúdu dvakrát môžete vidieť, že sila pôsobiaca na vodič tiež narastá o 2 krát. Pridanie ďalšieho magnetu, 2-násobné zvýšenie veľkosti oblasti, kde je magnetické pole a tým 2-násobné zvýšenie dĺžky časti vodiča, na ktorom pôsobí magnetické pole. Sila sa tiež zvyšuje dvakrát. Napokon, sila Ampér závisí od uhla vytvoreného vektorom. Sila dosiahne maximálnu hodnotu F t

V dôsledku toho maximálna sila pôsobiaca na úsek vodiča s dĺžkou, pozdĺž ktorej preteká prúd, je priamo úmerný výsledku sily prúdu I a dĺžky úseku:

Zvýšením intenzity prúdu dvakrát môžete vidieť, že sila pôsobiaca na vodič tiež narastá o 2 krát. Pridaním ďalšieho magnetu budeme zdvojnásobiť veľkosť oblasti, kde je magnetické pole a tým sa zvýši dĺžka časti vodiča, že magnetické pole pôsobí dvakrát. Sila sa tiež zvyšuje dvakrát. Napokon, sila Ampér závisí od uhla vytvoreného vektorom. s vodičom. Môžete sa o to ubezpečiť zmenou sklonu stojana, na ktorom sú umiestnené magnety, aby sa zmenil uhol medzi vodičom a magnetickou indukčnou líniou. Sila dosiahne maximálnu hodnotu P t keď je magnetická indukcia kolmá na vodič.

Takže maximálna sila pôsobiaca na úsek vodiča s dĺžkou A /, cez ktorú preteká prúd, je priamo úmerný produktu prúdovej sily / dĺžky úseku D /: 7 t / l /.

Modul vektora magnetického indukcie je pomer maximálnej sily pôsobiacej z magnetického poľa na časť vodiča s prúdom k prúdu prúdu a dĺžke tohto úseku:

Magnetické pole je úplne charakterizované magnetickým indukčným vektorom. V.V každom bode magnetického poľa môže byť smer magnetického indukčného vektora a jeho modulu určený meraním sily pôsobiacej na časť vodiča s prúdom.

\u003e Modul Ampér

Nechajte magnetický indukčný vektor vytvára uhol so smerom úseku vodiča s prúdom. Skúsenosti ukazujú, že magnetické pole, ktorého indukčný vektor je vedené pozdĺž vodiča s prúdom, nemá vplyv na prúd. Modul sily preto závisí len od modulu vektora komponentov in,kolmo na vodič, t.j. od a nezávisí od paralelnej zložky vektora vedený pozdĺž vodiča.

Maximálna ampérčia sila je:

jej zodpovedá. Pri ľubovoľnej hodnote uhla je sila úmerná nie , a komponentu. Preto je výraz pre modul sily F,pôsobiace na malý segment vodiča, cez ktorý preteká prúd ja, zo strany magnetického poľa s indukciou, ktorá tvorí uhol s prúdovým prvkom, vyzerá takto:

Tento výraz sa nazýva Ampere zákon.

Sila Ampér sa rovná súčinu magnetického indukčného vektora pomocou prúdu, dĺžky vodičovej časti a sínusu uhla medzi magnetickou indukciou a časťou vodiča.

\u003e Smer Ampere Force

Vo vyššie uvedenom experimente je vektor kolmý na aktuálny prvok a vektor . Jeho smer je určený pravidlom ľavej ruky:

ak je ľavá ruka umiestnená tak, že komponent magnetického indukčného vektora B kolmý na vodič vstúpi do dlaní a štyri natiahnuté prsty smerujú v smere prúdu, potom palec ohnutý o 90 ° ukáže smer sily pôsobiacej na diel vodiča

pre magnetická indukčná jednotka môže prijať magnetickú indukciu jednotného poľa, v ktorom je dĺžka vodiča1 m s prúdom v ňom1 A pôsobiace od maximálnej sily F m = 1 N.

Zaznamenala sa jednotka magnetickej indukcie teslana počesť juhoslovanského elektrotechnického inžiniera N. Tesla.

Na základe merania sily pôsobiacej z magnetického poľa na úseku vodiča s prúdom je možné určiť veľkosť magnetického indukčného vektora.

Ampere zákon je jedným z najdôležitejších a najužitočnejších zákonov v elektrotechnickom priemysle, bez ktorého vedecký a technický pokrok je nepredstaviteľný. Tento zákon bol prvýkrát formulovaný v roku 1820 Andreou Amirovou. Z toho vyplýva, že dva vodiče rovnobežné navzájom, cez ktoré prúdi elektrický prúd, navzájom sa priťahujú, ak sa smery prúdov zhodujú a ak prúdia v opačných smeroch, potom sa vodiče odpudzujú navzájom. Interakcia tu nastáva prostredníctvom magnetického poľa, ktoré trvale nastáva, keď sa nabité častice pohybujú. Matematicky Ampere zákon v jednoduchom tvare vyzerá takto:

F = BILsinα,

kde F je sila ampere (sila, ktorou vodiče odpudzujú alebo priťahujú), kde B je magnetická indukcia; I - intenzita prúdu; L je dĺžka vodiča; α je uhol medzi smerom prúdu a smerom magnetickej indukcie.

Akékoľvek uzly v elektrotechnike, kde pod pôsobením elektromagnetického poľa dochádza k pohybu akýchkoľvek prvkov, použite zákon Ampere. Najrozšírenejšia a ťažko používaná vo všetkých technických konštrukčných jednotkách, v podstate práca na základe zákona Ampere je elektromotor, alebo konštruktívne takmer rovnaký generátor.

Pod pôsobením sila Ampéra sa rotor otáča, pretože jeho stator je ovplyvnený magnetickým poľom statora, ktorý je v pohybe. Akékoľvek vozidlá na elektrickej cievke na pohon hriadeľov, na ktorých sú umiestnené kolesá, používajú silu ampere (električky, elektrické autá, elektrické vlaky atď.). Taktiež magnetické pole nastavuje mechanizmy elektrických krytov (elektrické dvere, posuvné brány, dvere výťahov). Inými slovami, akékoľvek zariadenia, ktoré sú napájané elektrickou energiou a ktoré majú rotujúce uzly, sú založené na fungovaní Ampereho zákona. Nájde tiež použitie v mnohých iných typoch elektrotechniky, napríklad v reproduktoroch.

V reproduktore alebo reproduktore sa používa permanentný magnet na excitovanie membrány, ktorá vytvára zvukové vlny. Pod pôsobením elektromagnetického poľa vytvoreného neďalekým vodičom s prúdom je ovplyvnená silou Ampér, ktorá sa mení v závislosti od požadovaného zvuku.

V 21. storočí sa zdá, že všetky zákony prírody sú odhalené. Magnetizmus, elektrina, molekulárny a atómový svet je otvorená kniha. Zároveň mnohé zákony, ktoré boli objavené pred viac ako sto rokmi, stratili svoj význam dodnes, pretože boli základom práce mnohých známych predmetov. Predovšetkým hovoríme o elektrine. Meno Andre Ampere, francúzsky vynálezca fyziky, nielen dalo meno fyzickému zákonu, ale je tiež všeobecne známe fyzikom a školákom po celom svete kvôli javu, ktorý opísal.

V roku 1820 na základe interakcie magnetickej ihly, ktorú opísali Oersted a elektrického prúduAmpere urobil najdôležitejší objav, ktorý sa nazýval Ampere zákon. Jeho znenie stručne znie takto:

prechod elektrického prúdu v jednom smere cez dva vodiče usporiadané rovnobežne medzi sebou vedie k ich vzájomnému odpudeniu. Prechádzať to v rôznych smeroch, pričom iné veci sú rovnaké, spôsobuje vzájomnú príťažlivosť oboch dirigentov.

Okrem týchto záverov, ktoré sú viditeľné voľným okom, Ampérov zákon zahŕňa množstvo konceptov, ktoré objavil ten istý výskumník súčasne.

Záverom o správaní dvoch vodičov, keď ich prechádza prúd rôznymi smermi, francúzsky vedec začal vyšetrovať sily, ktoré zabezpečujú ich správanie. Logika jeho úvah bola jednoduchá: vytvára elektrický prúd prechádzajúci cez vodič, ktorý môže byť reprezentovaný ako sústredné kruhy, ktoré rámujú prierez vodiča. Iný vodič, za predpokladu, že je rovnobežný s prvým a vzdialenosť medzi nimi je malý, spadá do oblasti pôsobenia magnetického poľa, v dôsledku čoho vzniká sila, ktorá pôsobí na atómy vodiča a nastaví ich do pohybu. Zákon Ampérov tiež umožňuje vysvetliť pozorované pozorovania:

• Magnetické pole je výsledkom toku akéhokoľvek elektrického prúdu;
• Magnetické pole ovplyvňuje pohyblivé elektrické náboje.

Na základe uskutočneného experimentu a získaných výsledkov Andre Ampere spojil sily a javy, ktoré ovplyvňujú vodiče v čase, keď prechádzal elektrickým prúdom, preto Ampere zákon môže byť reprezentovaný vzorcom:

F = IBl sin a.

Kde F je amperovou silou, t.j. sila pôsobiaca na vodič s prúdom v magnetickom poli;

ja  - pevnosť prúdu;

l- dĺžka vodiča;

B- modul magnetického indukčného vektora;

hriech a- sínus úhlu vytvoreného medzi vektorom a vodičom.