การประยุกต์ใช้แรงกระทำของแอมแปร์ในเทคโนโลยี

ในปี 1820 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ได้ค้นพบพื้นฐาน: เข็มแม่เหล็กของเข็มทิศถูกเบี่ยงเบนโดยลวดที่มีกระแสไฟฟ้าตรง ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงพบในการทดลองว่าสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้านั้นพุ่งตรงไปในแนวตั้งฉากกับกระแสไฟฟ้า และไม่ขนานไปกับมัน อย่างที่สันนิษฐานได้

Andre-Marie Ampere นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสได้รับแรงบันดาลใจจากการสาธิตการทดลองของ Oersted ทำให้เขาตัดสินใจที่จะดำเนินการวิจัยต่อในทิศทางนี้ด้วยตัวเขาเอง

แอมแปร์สามารถพิสูจน์ได้ว่าไม่เพียงแต่เข็มแม่เหล็กจะหักเหโดยตัวนำที่มีกระแสเท่านั้น แต่ตัวนำแบบขนานสองตัวที่มีกระแสตรงสามารถดึงดูดหรือผลักซึ่งกันและกันได้ ขึ้นอยู่กับว่าพวกมันเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดเมื่อเทียบกับกระแสในกระแสเหล่านี้ สายไฟ

ปรากฎว่ากระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กก็ทำหน้าที่กับกระแสอื่นแล้วแอมแปร์สรุปได้ว่าเส้นลวดนำกระแสไฟฟ้ายังทำหน้าที่กับแม่เหล็กถาวร (ลูกศร) เพียงเพราะกระแสระดับจุลภาคจำนวนมากยังไหลภายในแม่เหล็กในเส้นทางปิด และในทางปฏิบัติ แม้ว่าสนามแม่เหล็กจะมีปฏิสัมพันธ์กัน แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กเหล่านี้ กระแส , ถูกขับไล่ จะไม่มีปฏิกิริยาแม่เหล็กหากไม่มีกระแส

เป็นผลให้ในปีเดียวกัน 1820 แอมแปร์ค้นพบกฎหมายว่ากระแสไฟฟ้าตรงมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ตัวนำที่มีกระแสทิศทางเดียวกันจะดึงดูดซึ่งกันและกัน และตัวนำที่มีกระแสตรงข้ามกันจะผลักกัน (ดู - กฎของแอมแปร์).

จากผลการทดลองของเขา แอมแปร์พบว่าแรงที่กระทำต่อเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งวางอยู่ในสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับขนาดของกระแส I ในเส้นลวดและขนาดของการเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็ก ที่วางสายนี้ไว้

กฎของแอมแปร์สามารถกำหนดได้ดังนี้ แรง dF ซึ่งสนามแม่เหล็กกระทำกับองค์ประกอบปัจจุบัน dI ซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กของการเหนี่ยวนำ B จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสและผลคูณเวกเตอร์ของความยาวขององค์ประกอบนำ dL โดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B

ทิศทางของแรงแอมแปร์สามารถกำหนดได้โดยกฎมือซ้าย แรงนี้จะยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อเส้นลวดตั้งฉากกับเส้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก โดยหลักการแล้ว ความแรงของแอมแปร์สำหรับลวดความยาว L ที่มีกระแส I วางไว้ในสนามแม่เหล็กของการเหนี่ยวนำ B ที่มุมอัลฟากับเส้นแรงของสนามแม่เหล็กจะเท่ากับ:

วันนี้ เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าส่วนประกอบทางไฟฟ้าทั้งหมดที่การกระทำทางแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้องค์ประกอบในการเคลื่อนที่เชิงกลใช้แรงของแอมแปร์

หลักการทำงานของเครื่องกลไฟฟ้าขึ้นอยู่กับแรงนี้ ตัวอย่างเช่น ในมอเตอร์ไฟฟ้า… ณ เวลาใดๆ ก็ตาม ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า ส่วนหนึ่งของขดลวดโรเตอร์จะเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กของกระแสของส่วนหนึ่งของขดลวดสเตเตอร์ นี่เป็นการแสดงให้เห็นถึงแรงของแอมแปร์และกฎของแอมแปร์ของการทำงานร่วมกันของกระแส

หลักการนี้อาจใช้กันมากที่สุดในมอเตอร์ไฟฟ้า โดยที่ พลังงานไฟฟ้าจึงถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกล.

โดยหลักการแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าตัวเดียวกันโดยตระหนักถึงการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับเท่านั้น: พลังงานกลถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า (ดู — เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC และ DC ทำงานอย่างไร).

ในมอเตอร์ ขดลวดโรเตอร์ซึ่งกระแสไหลผ่านจะสัมผัสกับการกระทำของแรงแอมแปร์จากสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ (ซึ่งกระแสที่มีทิศทางที่ต้องการยังทำหน้าที่ในเวลานี้) และทำให้โรเตอร์ของมอเตอร์เข้าสู่ การเคลื่อนที่แบบหมุน การหมุนของเพลากับโหลด

รถยนต์ไฟฟ้า รถราง รถไฟฟ้า และยานพาหนะไฟฟ้าอื่นๆ ประสบกับการหมุนของล้อด้วยเพลาที่หมุนภายใต้การกระทำของแรงแอมแปร์ในมอเตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสตรง มอเตอร์ AC และ DC ใช้แอมแปร์

ล็อคไฟฟ้า (ประตูลิฟต์ ประตู ฯลฯ) ทำงานในลักษณะเดียวกัน พูดง่ายๆ ก็คือกลไกทั้งหมดที่การกระทำของแม่เหล็กไฟฟ้านำไปสู่การเคลื่อนที่ทางกล

ตัวอย่างเช่น ในลำโพงที่สร้างเสียงในลำโพงของลำโพง เมมเบรนจะสั่นเนื่องจากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าถูกผลักออกไปโดยสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรซึ่งติดตั้งอยู่รอบๆดังนั้นการสั่นสะเทือนของเสียงจึงเกิดขึ้น — แอมแปร์เป็นตัวแปร (เนื่องจากกระแสในคอยล์เปลี่ยนตามความถี่ของเสียงที่จะสร้างซ้ำ) ดันดิฟฟิวเซอร์ทำให้เกิดเสียง

เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าของระบบแมกนีโตอิเล็กทริก (เช่น แอมมิเตอร์แบบแอนะล็อก) รวมถึงโครงลวดแบบถอดได้ที่ติดตั้งไว้ ระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวร… เฟรมแขวนอยู่บนสปริงแบบก้นหอย ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะไหลผ่านอุปกรณ์วัดนี้ ที่จริงแล้ว ผ่านเฟรม

เมื่อกระแสผ่านเฟรม แรงแอมแปร์ซึ่งแปรผันตรงกับขนาดของกระแสที่กำหนด กระทำกับกระแสนั้นในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร ดังนั้นเฟรมจึงหมุนและทำให้สปริงผิดรูป เมื่อแรงแอมแปร์สมดุลกับแรงสปริง ขอบหน้าปัดจะหยุดหมุนและสามารถอ่านค่าได้ที่จุดนั้น

ลูกศรเชื่อมต่อกับเฟรมโดยชี้ไปที่สเกลวัดของอุปกรณ์วัด มุมของการโก่งตัวของลูกศรจะเป็นสัดส่วนกับกระแสทั้งหมดที่ผ่านเฟรม กรอบมักจะประกอบด้วยหลายรอบ (ดู — อุปกรณ์แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์).