암페어의 법칙

이 기사에서는 전기 역학의 기본 법칙 중 하나인 앙페르의 법칙에 대해 이야기합니다. Ampere의 힘은 오늘날 많은 전기 기계 및 설비에서 작동하고 있으며 20세기에는 Ampere의 힘 덕분에 많은 생산 영역에서 전기화와 관련된 발전이 가능해졌습니다. Ampere의 법칙은 오늘날까지 확고하며 계속해서 현대 공학에 충실하게 기여하고 있습니다. 그러니 우리가 이 진보를 빚진 사람이 누구이며 모든 것이 어떻게 시작되었는지 기억합시다.

1820년 프랑스의 위대한 물리학자 앙드레 마리 앙페르는 자신의 발견을 발표했습니다. 그는 과학 아카데미에서 전류가 흐르는 두 전도체의 상호 작용 현상에 대해 이야기했습니다. 전류가 반대인 전도체는 서로 반발하고 직류에서는 서로 끌어 당깁니다. Ampere는 또한 자기가 전적으로 전기적이라고 제안했습니다.

얼마 동안 과학자는 실험을 수행하고 결국 그의 가정을 확인했습니다. 마침내 1826년에 그는 경험으로부터만 파생된 전기역학 현상 이론을 출판했습니다.그 시점부터 자기는 전류에 의해 발생하기 때문에 자성유체에 대한 생각은 불필요한 것으로 일축되었습니다.

Ampere는 영구 자석 내부에 전류, 즉 영구 자석의 극을 통과하는 축에 수직인 원형 분자 및 원자 전류가 있다고 결론지었습니다. 코일은 전류가 나선형으로 흐르는 영구 자석처럼 동작합니다. Ampere는 "모든 자기 현상이 전기적 작용으로 축소된다"고 자신 있게 주장할 수 있는 완전한 권리를 받았습니다.

그의 연구 과정에서 Ampere는 또한 전류 요소의 상호 작용 힘과 이러한 전류의 크기 사이의 관계를 발견했으며 이 힘에 대한 표현도 발견했습니다. Ampère는 전류의 상호 작용력이 중력처럼 중심이 아니라고 지적했습니다. Ampere가 유도한 공식은 오늘날 모든 전기역학 교과서에 포함되어 있습니다.

Ampere는 반대 방향의 전류는 밀어내고 같은 방향의 전류는 끌어당긴다는 사실을 발견했습니다. 전류가 수직이면 전류 사이에 자기적 상호 작용이 없습니다. 이것은 자기 상호 작용의 진정한 근본 원인으로서 전류의 상호 작용에 대한 과학자의 조사 결과입니다. Ampere는 전류의 기계적 상호 작용 법칙을 발견하여 자기 상호 작용 문제를 해결했습니다.

전류의 기계적 상호 작용의 힘이 다른 양과 관련되는 법칙을 명확히하기 위해 오늘날 Ampere의 실험과 유사한 실험을 수행할 수 있습니다.이를 위해 전류 I1이 있는 상대적으로 긴 와이어가 고정 고정되고 전류 I2가 있는 짧은 와이어가 움직일 수 있습니다. 예를 들어 전류가 있는 이동식 프레임의 하단이 두 번째 와이어가 됩니다. 활성 도체가 평행할 때 프레임에 작용하는 힘 F를 측정하기 위해 프레임을 동력계에 연결합니다.

처음에 시스템은 균형을 이루고 실험 설정의 와이어 사이의 거리 R은 이러한 와이어의 길이 l에 비해 상당히 작습니다. 실험의 목적은 와이어의 반발력을 측정하는 것입니다.

고정 및 이동 전선의 전류는 가변 저항을 사용하여 조절할 수 있습니다. 와이어 사이의 거리 R을 변경하고 각 와이어의 전류를 변경하면 종속성을 쉽게 찾을 수 있으며 와이어의 기계적 상호 작용 강도가 전류와 거리에 어떻게 의존하는지 확인할 수 있습니다.

이동 프레임의 전류 I2가 변경되지 않고 고정 와이어의 전류 I1이 특정 횟수만큼 증가하면 와이어 상호 작용의 힘 F가 같은 양만큼 증가합니다. 마찬가지로 고정 와이어의 전류 I1이 변경되지 않고 프레임의 전류 I2가 변경되면 상호 작용력 F는 전류 I1이 고정 와이어에서 일정한 전류 I2로 변경되는 것과 같은 방식으로 변경됩니다. 프레임. 따라서 우리는 명백한 결론에 도달합니다. 전선 F의 상호 작용력은 전류 I1과 전류 I2에 정비례합니다.

이제 상호 작용하는 와이어 사이의 거리 R을 변경하면 이 거리가 증가함에 따라 힘 F가 감소하고 거리 R과 동일한 계수만큼 감소한다는 것이 밝혀졌습니다.따라서 전류 I1 및 I2와 와이어의 기계적 상호 작용 F의 힘은 그들 사이의 거리 R에 반비례합니다.

이동 가능한 와이어의 크기 l을 변경하여 힘이 상호 작용하는 면의 길이에 직접적으로 비례하는지 쉽게 확인할 수 있습니다.

결과적으로 비례 계수를 입력하고 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

이 공식을 사용하면 전류 I1이 있는 무한히 긴 도체에 의해 생성된 자기장이 전류 I2가 있는 도체의 병렬 섹션에 작용하는 힘 F를 찾을 수 있으며 섹션의 길이는 l이고 R은 거리입니다. 상호 작용하는 지휘자 ​​사이. 이 공식은 자기 연구에서 매우 중요합니다.

종횡비는 다음과 같이 자기 상수로 표현될 수 있습니다.

그런 다음 수식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

힘 F는 이제 앙페르의 힘이라고 불리며, 이 힘의 크기를 결정하는 법칙은 앙페르의 법칙입니다. 암페어의 법칙은 자기장이 전류가 흐르는 도체의 작은 부분에 작용하는 힘을 결정하는 법칙이라고도 합니다.

«자기장의 전류가있는 도체의 요소 dl에 자기장이 작용하는 힘 dF는 도체의 전류 dI의 강도와 길이가 dl 인 요소의 벡터 곱에 정비례합니다. 도체 및 자기 유도 B «:

Ampere의 힘의 방향은 벡터 곱을 계산하는 규칙에 의해 결정되며, 이는 다음을 참조하는 왼손 규칙을 사용하여 기억하기 편리합니다. 전기 공학의 기본 법칙, 암페어 힘 계수는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

여기서 α는 자기유도 벡터와 전류 방향이 이루는 각도이다.

분명히 암페어 힘은 전류가 흐르는 도체의 요소가 자기 유도선 B에 수직일 때 최대입니다.

Ampere의 힘 덕분에 전류가 흐르는 전선이 서로 그리고 전자기장과 상호 작용하는 많은 전기 기계가 작동합니다. 대부분의 발전기와 모터는 어떤 식으로든 작업에 암페어 전력을 사용합니다. 전기 모터의 회전자는 암페어의 힘으로 인해 고정자의 자기장에서 회전합니다.

전기 자동차: 전차, 전기 기차, 전기 자동차 — 모두 Ampere의 힘을 사용하여 바퀴가 결국 회전하게 합니다. 전기 자물쇠, 엘리베이터 문 등 확성기, 확성기 - 전류 코일의 자기장이 영구 자석의 자기장과 상호 작용하여 음파를 형성합니다. 마지막으로 플라즈마는 암페어의 힘으로 인해 토카막으로 압축됩니다.