Aplicació de l'acció de força d'Ampere a la tecnologia
El 1820, el físic danès Hans Christian Oersted va fer un descobriment fonamental: l'agulla magnètica d'una brúixola és desviada per un cable que transporta un corrent elèctric continu. Així, el científic va trobar en un experiment que el camp magnètic del corrent es dirigeix exactament perpendicular al corrent, i no paral·lel a aquest, com es podria suposar.
El físic francès Andre-Marie Ampere es va inspirar tant per la demostració de l'experiment d'Oersted que va decidir continuar la seva investigació en aquesta direcció pel seu compte.
Ampere va poder establir que no només una agulla magnètica és desviada per un conductor que transporta corrent, sinó que dos conductors paral·lels que transporten corrents directes es poden atreure o repel·lir mútuament, depenent de les direccions que es mouen entre si, els corrents en aquests corrents. cables.
Va resultar que un corrent elèctric produeix un camp magnètic, i el camp magnètic ja actua sobre un altre corrent.Ampere va concloure que un cable portador de corrent també actua sobre un imant permanent (fletxa) només perquè molts corrents microscòpics també circulen dins de l'imant en camins tancats i, a la pràctica, encara que els camps magnètics interactuen, les fonts d'aquests camps magnètics, els corrents , són repel·lits. No hi hauria interacció magnètica sense corrents.
Com a resultat, el mateix any 1820, Ampere va descobrir la llei segons la qual els corrents elèctrics directes interactuen. Els conductors amb corrents dirigits en una direcció s'atrauen, i els conductors amb corrents dirigides de manera oposada es repel·len mútuament (vegeu - Llei d'Ampere).
Com a resultat del seu treball experimental, Ampere va trobar que la força que actua sobre un cable portador de corrent situat en un camp magnètic depèn linealment tant de la magnitud del corrent I al cable com de la magnitud de la inducció B del camp magnètic. en el qual es col·loca aquest cable .
La llei d'Ampere es pot formular de la següent manera. La força dF amb la qual actua el camp magnètic sobre un element de corrent dI situat en un camp magnètic d'inducció B és directament proporcional al corrent i al producte vectorial de la longitud de l'element conductor dL per la inducció magnètica B.
La direcció de la força d'Ampere es pot determinar mitjançant la regla de la mà esquerra. Aquesta força és més gran quan el cable és perpendicular a les línies d'inducció magnètica. En principi, la força d'amperatge per a un cable de longitud L que transporta un corrent I col·locat en un camp magnètic d'inducció B amb un angle alfa a les línies de força del camp magnètic és igual a:
Avui dia, es pot argumentar que tots els components elèctrics en què una acció electromagnètica posa un element en moviment mecànic utilitzen la força d'Ampere.
El principi de funcionament de les màquines electromecàniques es basa precisament en aquesta força, per exemple, en un motor elèctric… En qualsevol moment, durant el funcionament del motor elèctric, part del seu bobinat del rotor es mou en el camp magnètic del corrent d'una part del bobinat de l'estator. Aquesta és una manifestació de la força d'Ampere i la llei d'Ampere de la interacció dels corrents.
Aquest principi és potser el més comú en motors elèctrics, on Així, l'energia elèctrica es converteix en energia mecànica.
El generador, en principi, és el mateix motor elèctric, realitzant només la transformació inversa: l'energia mecànica es converteix en energia elèctrica (vegeu: Com funcionen els generadors de CA i CC?).
En el motor, el bobinatge del rotor, a través del qual flueix el corrent, experimenta l'acció de la força d'amperi del camp magnètic de l'estator (sobre el qual també actua el corrent amb la direcció desitjada en aquest moment) i així el rotor del motor entra en un moviment de rotació, rotació de l'eix amb la càrrega.
Els cotxes elèctrics, tramvies, trens elèctrics i altres vehicles elèctrics experimenten la rotació de les rodes gràcies a un eix que gira sota l'acció de la força d'Ampere en un motor d'accionament de CA o CC. Els motors de CA i CC utilitzen amperes.
Els panys elèctrics (portes d'ascensors, reixes, etc.) funcionen de la mateixa manera, en una paraula: tots els mecanismes on l'acció electromagnètica condueix al moviment mecànic.
Per exemple, en un altaveu que produeix so als altaveus d'un altaveu, la membrana vibra perquè la bobina que transporta el corrent és repel·lida pel camp magnètic de l'imant permanent al voltant del qual està instal·lada.Així es formen vibracions sonores: l'amperatge és variable (ja que el corrent a la bobina canvia amb la freqüència del so a reproduir) empeny el difusor, generant so.
Els instruments de mesura elèctrics del sistema magnetoelèctric (per exemple, amperímetres analògics) inclouen un marc de filferro extraïble instal·lat entre els pols d'un imant permanent… El bastidor està suspès sobre molles espirals, a través dels quals el corrent elèctric mesurat passa per aquest dispositiu de mesura, de fet, a través del bastidor.
Quan el corrent travessa el bastidor, la força Ampere, proporcional a la magnitud del corrent donat, actua sobre ell en el camp magnètic d'un imant permanent, per tant el bastidor gira, deformant les molles. Quan la força d'amperes s'equilibra amb la força de la molla, el bisell deixa de girar i en aquest punt es poden fer lectures.
Una fletxa està connectada al marc, apuntant a l'escala graduada del dispositiu de mesura. L'angle de deflexió de la fletxa resulta ser proporcional al corrent total que passa pel marc. El marc normalment consta de diverses voltes (vegeu - Dispositiu amperímetre i voltímetre).