Що таке сила ампера

У 1820 році видатний французький фізик АндреМарі Ампер (саме в його честь названа одиниця вимірювання електричного струму) сформулював один з основоположних законів всієї електротехніки. Згодом за цим законом закріпилася назва сила ампера.

Як відомо, при проходженні по провідникуелектричного струму навколо нього виникає своє власне (вторинне) магнітне поле, лінії напруженості якого формують своєрідну обертову оболонку. Напрямок цих ліній магнітної індукції визначають за допомогою правила правої руки (друга назва "правило свердлика"): подумки обхоплюємо правою рукою провідник так, щоб протягом заряджених частинок збігалося з напрямком, вказуються відігнутим великим пальцем. В результаті інші чотири пальці, що охоплюють провід, вкажуть на обертання поля.

Якщо розташувати паралельно два таких провідника(Тонких дроти), то на взаємодію їх магнітних полів буде впливати сила ампера. Залежно від напрямку струму в кожному провіднику, вони можуть відштовхуватися або притягатися. При токах, поточних в одному напрямку, сила ампера надає на них яке притягує дію. Відповідно, протилежний зміст струмів викликає відштовхування. В цьому немає нічого дивного: хоча однойменні заряди відштовхуються, в даному прикладі взаємодіють не власними заряди, а магнітні поля. Так як напрямок їх обертання збігається, то підсумкове поле є векторною суму, а не різниця.

Іншими словами, магнітне поле певним чином впливає на провідник, що перетинає лінії напруженості. Сила ампера (довільна форма провідника) визначається з формули закону:

dF = B * I * L * sin a;

де - I - значення сили струму в провіднику; B -індукція магнітного поля, в якому розміщується проводить струм матеріал; L - взятий для розрахунків довжини провідника зі струмом (причому, в даному випадку вважається, що довжина провідника і сила прагнуть до нуля); альфа (а) - векторний кут між напрямком руху заряджених елементарних частинок і лініями напруженості зовнішнього поля. Слідство наступне: коли кут між векторами становить 90 градусів його sin = 1, а значення сили максимально.

Векторне напрямок дії сили амперавизначають за допомогою правила лівої руки: подумки розміщуємо долоню лівої руки таким чином, щоб лінії (вектори) магнітної індукції зовнішнього поля входили в розкриту долоню, а інші чотири випрямлених пальця вказували напрямок, в якому рухається ток в провіднику. Тоді великий палець, відігнутий під кутом 90 градусів, покаже напрямок діючої на провідник сили. Якщо кут між вектором електричного струму і довільної лінією індукції занадто малий, то для спрощення застосування правила в долоню повинен входити не сам вектор індукції, а модуль.

Застосування сили ампера дало можливість створитиелектродвигуни. Всі ми звикли до того, що досить клацнути вимикачем електричного побутового приладу, оснащеного двигуном, щоб його виконавчий механізм прийшов в дію. А про процеси, що відбуваються при цьому, ніхто особливо не замислюється. Напрямок сили ампера не тільки пояснює принцип роботи двигунів, а й дозволяє визначити, куди саме буде спрямований крутний момент.

Для прикладу уявімо двигун постійного струму: його якір - це каркас-основа з обмоткою. Зовнішнє магнітне поле створюється спеціальними полюсами. Так як обмотка, намотана на якір, кругова, то з протилежних його сторін напрямок струму на ділянках провідника зустрічно. Отже, вектора дії сили ампера також зустрічні. Так як якір закріплений на підшипниках, то взаємне дію векторів сили ампера створює обертовий момент. З ростом діючого значення струму збільшується і сила. Саме тому номінальний електричний струм (вказано в паспорті на електрообладнання) і крутний момент безпосередньо взаємопов'язані. Збільшення струму обмежується конструктивними особливостями: перетином використаного для обмотки дроти, кількістю витків та ін.