Што такое сіла ампера

У 1820 году выбітны французскі фізік Андрэ Мары Ампер (менавіта ў яго гонар названа адзінка вымярэння электрычнага току) сфармуляваў адзін з асноватворных законаў ўсёй электратэхнікі. Пасля за гэтым законам замацавалася назва сіла ампера.

Як вядома, пры праходжанні па правадыру электрычнага току вакол яго ўзнікае сваё ўласнае (другаснае) магнітнае поле, лініі напружанасці якога фармуюць своеасаблівую верціцца абалонку. Кірунак гэтых ліній магнітнай індукцыі вызначаюць з дапамогай правіла правай рукі (другая назва "правіла свярдзёлка"): у думках абхапляюць правай рукой правадыр так, каб працягу зараджаных часціц супадала з кірункам, якія паказваюцца адагнутым вялікім пальцам. У выніку іншыя чатыры пальца, абхапляюць провад, пакажуць на кручэнне поля.

Калі размясціць паралельна два такія правадыра (тонкіх драты), то на ўзаемадзеянне іх магнітных палёў будзе ўплываць сіла ампера. У залежнасці ад кірунку току ў кожным правадыру, яны могуць адштурхоўвацца або прыцягвацца. Пры токах, што цякуць у адным кірунку, сіла ампера аказвае на іх прыцягвальнае дзеянне. Адпаведна, супрацьлеглае кірунак токаў выклікае адштурхванне. У гэтым няма нічога дзіўнага: хоць аднайменныя зарады адштурхваюцца, у дадзеным прыкладзе ўзаемадзейнічаюць не самі зарады, а магнітныя палі. Так як кірунак іх кручэння супадае, то выніковае поле ўяўляе сабой вектарную суму, а не рознасць.

Іншымі словамі, магнітнае поле пэўным чынам уздзейнічае на правадыр, які перасякае лініі напружанасці. Сіла ампера (адвольная форма правадыра) вызначаецца з формулы закона:

dF = B * I * L * sin a;

дзе - I - значэнне сілы току ў правадыру; B - індукцыя магнітнага поля, у якім размяшчаецца які праводзіць ток матэрыял; L - узяты для разлікаў даўжыні правадыра з токам (прычым, у дадзеным выпадку лічыцца, што даўжыня правадыра і сіла імкнуцца да нуля); альфа (а) - вектарны кут паміж кірункам руху зараджаных элементарных часціц і лініямі напружанасці вонкавага поля. Следства наступнае: калі кут паміж вектарамі складае 90 градусаў яго sin = 1, а значэнне сілы максімальна.

Вектарнае кірунак дзеяння сілы ампера вызначаюць з дапамогай правілы левай рукі: у думках размяшчаем далонь левай рукі такім чынам, каб лініі (вектары) магнітнай індукцыі вонкавага поля ўваходзілі ў яе адкрытую далонь, а астатнія чатыры выпрямленных пальца паказвалі кірунак, у якім рухаецца ток ў правадыру. Тады вялікі палец, адагнуты пад вуглом 90 градусаў, пакажа кірунак дзеючай на правадыр сілы. Калі кут паміж вектарам электрычнага току і адвольнай лініяй індукцыі занадта малы, то для спрашчэння прымянення правілы ў далонь павінен уваходзіць не сам вектар індукцыі, а модуль.

Прымяненне сілы ампера дало магчымасць стварыць электрарухавікі. Усе мы прывыклі да таго, што досыць пстрыкнуць выключальнікам электрычнага бытавога прыбора, абсталяванага рухавіком, каб яго выканаўчы механізм прыйшоў у дзеянне. А пра працэсы, якія адбываюцца пры гэтым, ніхто асабліва не задумваецца. Кірунак сілы ампера не толькі тлумачыць прынцып працы рухавікоў, але і дазваляе вызначыць, куды менавіта будзе накіраваны які круціць момант.

Для прыкладу прадставім рухавік пастаяннага току: яго якар - гэта каркас-аснова з абмоткай. Вонкавае магнітнае поле ствараецца адмысловымі полюсамі. Так як абмотка, наматаная на якар, кругавая, то з процілеглых яго бакоў кірунак току на участках правадыра сустрэчна. Такім чынам, вэктару дзеяння сілы ампера таксама сустрэчнай. Так як якар замацаваны на падшыпніках, то ўзаемнае дзеянне вектараў сілы ампера стварае які круціць момант. З ростам дзеючага значэння току павялічваецца і сіла. Менавіта таму намінальны электрычны ток (паказаны ў пашпарце на электраабсталяванне) і які круціць момант непасрэдна ўзаемазвязаныя. Павелічэнне току абмяжоўваецца канструктыўнымі асаблівасцямі: перасекам выкарыстанага для абмоткі драты, колькасцю віткоў і пр.