安培力作用在技術上的應用

1820 年,丹麥物理學家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特 (Hans Christian Oersted) 做出了一項根本性發現:指南針的磁針會因承載直流電的導線而偏轉。因此,科學家在實驗中發現,電流磁場的方向恰好垂直於電流,而不是像可能假設的那樣平行於電流。

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法國物理學家安德烈-瑪麗·安培受到奧斯特實驗演示的啟發,決定獨自繼續朝這個方向研究。

安培能夠確定,不僅磁針會被載流導體偏轉,而且兩個載有直流電的平行導體也可以相互吸引或排斥——這取決於它們相對於彼此移動的方向,這些導體中的電流電線。

安德烈-瑪麗·安培

原來,一個電流產生一個磁場,而這個磁場已經作用在另一個電流上了。安培得出結論,載流導線也作用於永磁體(箭頭),只是因為許多微觀電流也在閉合路徑中在磁體內部流動,在實踐中,儘管磁場相互作用,但這些磁場的來源,電流, 被擊退。沒有電流就不會有磁相互作用。

結果,在同年 1820 年,安培發現了直流電流相互作用的定律。電流方向相同的導體相互吸引,電流方向相反的導體相互排斥(見 - 安培定律).

作為他的實驗工作的結果,安培發現作用在放置在磁場中的載流導線上的力線性地取決於導線中的電流 I 的大小和磁場的感應 B 的大小放置此電線的位置。

安培定律可以表述如下。磁場作用於位於感應磁場 B 中的電流元件 dI 的力 dF 與電流和導電元件長度 dL 與磁感應強度 B 的向量積成正比。

安培力的方向可由左手法則確定。當導線垂直於磁感應線時,該力最大。原則上,將載有電流 I 的長度為 L 的導線置於感應磁場 B 中,與磁場力線成 α 角,其安培強度等於:

安培定律

今天,可以爭論的是,所有電磁作用設置機械運動元素的電氣元件都使用安培力。

機電機器的工作原理正是基於這種力,例如, 在電動機中... 在任何時刻,在電動機運行期間,其轉子繞組的一部分在定子繞組的一部分電流的磁場中移動。這是電流相互作用的安培力和安培定律的體現。

這個原理在電動機中可能是最常見的,其中 電能因此轉化為機械能.

電動機

原則上,發電機是同一台電動機,只實現反向轉換:機械能轉化為電能(見 - 交流和直流發電機如何工作?).

在電動機中,電流流過的轉子繞組受到來自定子磁場的安培力的作用(此時具有所需方向的電流也作用於定子磁場),因此電動機的轉子進入旋轉運動,軸隨負載旋轉。

電動機的工作原理

電動汽車、有軌電車、電動火車和其他電動車輛的車輪轉動是由於在交流或直流驅動電機中的安培力作用下旋轉的軸。交流和直流電機使用安培。

電鎖(電梯門、大門等)的工作方式相同,總之——都是電磁作用導致機械運動的機制。

例如,在揚聲器的揚聲器中發聲的揚聲器中,薄膜振動是因為載流線圈被安裝在其周圍的永磁體的磁場排斥。因此形成了聲音振動——安培數是可變的(因為線圈中的電流隨著要再現的聲音的頻率而變化)推動擴散器,產生聲音。


電流表指針

磁電系統的電氣測量儀器(例如模擬電流表)包括一個已安裝的可拆卸線框 在永磁體的兩極之間…框架懸掛在螺旋彈簧上,被測電流通過該測量裝置,實際上是通過框架。

當電流通過框架時,與給定電流大小成正比的安培力在永磁體的磁場中作用在框架上,因此框架旋轉,使彈簧變形。當安培力與彈簧力平衡時,表圈停止旋轉,此時可以讀取讀數。

一個箭頭連接到框架,指向測量設備的刻度尺。箭頭的偏轉角與通過框架的總電流成正比。框架通常由幾圈組成(見 - 電流表和電壓表裝置).

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