Penerapan aksi gaya Ampere dalam teknologi

Pada tahun 1820, fisikawan Denmark Hans Christian Oersted membuat penemuan mendasar: jarum magnet kompas dibelokkan oleh kawat yang membawa arus listrik langsung. Jadi, ilmuwan menemukan dalam sebuah eksperimen bahwa medan magnet arus diarahkan tepat tegak lurus terhadap arus, dan tidak sejajar dengannya, seperti yang mungkin diasumsikan.

Fisikawan Prancis Andre-Marie Ampere sangat terinspirasi oleh demonstrasi eksperimen Oersted sehingga dia memutuskan untuk melanjutkan penelitiannya sendiri ke arah ini.

Ampere dapat menetapkan bahwa tidak hanya jarum magnet yang dibelokkan oleh konduktor pembawa arus, tetapi dua konduktor paralel yang membawa arus searah dapat menarik atau menolak satu sama lain — tergantung pada arah mana mereka bergerak relatif satu sama lain, arus di dalamnya. kabel.

Ternyata arus listrik menghasilkan medan magnet, dan medan magnet tersebut sudah bekerja pada arus lain.Ampere menyimpulkan bahwa kawat pembawa arus juga bekerja pada magnet permanen (panah) hanya karena banyak arus mikroskopis juga mengalir di dalam magnet dalam jalur tertutup, dan dalam praktiknya, meskipun medan magnet berinteraksi, sumber medan magnet ini, arus , ditolak. Tidak akan ada interaksi magnetik tanpa arus.

Alhasil, pada tahun 1820 yang sama, Ampere menemukan hukum yang mengatur interaksi arus listrik searah. Konduktor dengan arus yang diarahkan ke satu arah saling menarik, dan konduktor dengan arus yang berlawanan arah saling tolak (lihat - Hukum Ampere).

Sebagai hasil dari pekerjaan eksperimentalnya, Ampere menemukan bahwa gaya yang bekerja pada kawat pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet bergantung secara linear baik pada besarnya arus I pada kawat maupun pada besarnya induksi B dari medan magnet. di mana kawat ini ditempatkan.

Hukum Ampere dapat dirumuskan sebagai berikut. Gaya dF dimana medan magnet bekerja pada elemen arus dI yang terletak di medan magnet induksi B berbanding lurus dengan arus dan produk vektor dari panjang elemen penghantar dL oleh induksi magnetik B.

Arah gaya Ampere dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri. Gaya ini terbesar ketika kawat tegak lurus terhadap garis induksi magnet. Pada prinsipnya, kuat ampere untuk seutas kawat dengan panjang L yang membawa arus I ditempatkan dalam medan magnet induksi B dengan sudut alfa terhadap garis-garis gaya medan magnet sama dengan:

Saat ini, dapat dikatakan bahwa semua komponen listrik di mana aksi elektromagnetik mengatur elemen dalam gerakan mekanis menggunakan gaya Ampere.

Prinsip pengoperasian mesin elektromekanis justru didasarkan pada gaya ini, nmisalnya, dalam motor listrik… Setiap saat, selama pengoperasian motor listrik, bagian dari belitan rotornya bergerak dalam medan magnet dari arus bagian belitan stator. Ini adalah manifestasi dari kekuatan Ampere dan hukum interaksi arus Ampere.

Prinsip ini mungkin yang paling umum pada motor listrik, di mana sehingga energi listrik diubah menjadi energi mekanik.

Generator, pada prinsipnya, adalah motor listrik yang sama, hanya mewujudkan transformasi balik: energi mekanik diubah menjadi energi listrik (lihat — Bagaimana cara kerja generator AC dan DC?).

Di motor, belitan rotor, yang melaluinya arus mengalir, mengalami aksi gaya Ampere dari medan magnet stator (di mana arus dengan arah yang diinginkan juga bekerja pada saat ini) dan dengan demikian rotor motor masuk ke gerakan rotasi, rotasi poros dengan beban.

Mobil listrik, trem, kereta listrik, dan kendaraan listrik lainnya mengalami perputaran roda berkat poros yang berputar di bawah aksi gaya Ampere pada motor penggerak AC atau DC. Motor AC dan DC menggunakan ampere.

Kunci listrik (pintu lift, gerbang, dll.) Bekerja dengan cara yang sama, singkatnya - semua mekanisme di mana aksi elektromagnetik mengarah ke gerakan mekanis.

Misalnya, dalam loudspeaker yang menghasilkan suara di speaker loudspeaker, membran bergetar karena koil pembawa arus ditolak oleh medan magnet magnet permanen di sekitarnya.Dengan demikian getaran suara terbentuk — Ampere adalah variabel (karena arus dalam koil berubah dengan frekuensi suara yang akan direproduksi) mendorong diffuser, menghasilkan suara.

Instrumen pengukur listrik dari sistem magnetoelektrik (misalnya ammeter analog) termasuk kerangka kawat yang dapat dilepas antara kutub magnet permanen… Rangka digantung pada pegas spiral, yang melaluinya arus listrik yang diukur melewati alat pengukur ini, sebenarnya, melalui rangka.

Ketika arus melewati bingkai, gaya Ampere, sebanding dengan besarnya arus yang diberikan, bekerja padanya di medan magnet magnet permanen, oleh karena itu bingkai berputar, merusak pegas. Saat gaya Ampere diimbangi dengan gaya pegas, bezel berhenti berputar dan pada saat itu pembacaan dapat dilakukan.

Sebuah panah terhubung ke bingkai, menunjuk ke skala pengukur dari alat pengukur. Sudut defleksi panah ternyata sebanding dengan arus total yang melewati bingkai. Bingkai biasanya terdiri dari beberapa belokan (lihat — Perangkat ammeter dan voltmeter).