アンペールの力作用のテクノロジーへの応用
1820 年、デンマークの物理学者ハンス クリスチャン エルステッドは、コンパスの磁針が直流電流を流すワイヤーによって偏向されるという根本的な発見をしました。したがって、科学者は実験で、電流の磁場が電流に対して平行ではなく、想定されているように正確に垂直に向いていることを発見しました。
フランスの物理学者アンドレ・マリー・アンペールは、エルステッドの実験のデモンストレーションに非常に触発され、独自にこの方向で研究を続けることを決意しました。
アンペールは、磁針が電流が流れる導体によって偏向されるだけでなく、直流電流が流れる 2 本の平行な導体が互いに引き付けたり反発したりする可能性があることを証明できました。これらの導体は、これらの導体の電流が互いに対してどの方向に移動するかに応じて異なります。ワイヤー。
電流は磁場を生成し、その磁場はすでに別の電流に作用していることがわかりました。アンペールは、電流が流れるワイヤも永久磁石 (矢印) に作用すると結論付けました。その理由は、多くの微視的な電流も磁石内部の閉路で流れており、実際には、磁場は相互作用しますが、これらの磁場の発生源、電流は、はじかれます。電流がなければ磁気相互作用は存在しません。
その結果、同じ 1820 年に、アンペールは直流電流が相互作用する法則を発見しました。一方向に電流が流れる導体は互いに引き付け合い、逆向きの電流が流れる導体は反発します（-を参照）。 アンペールの法則).
アンペールは実験研究の結果、磁場内に置かれた電流の流れるワイヤに作用する力は、ワイヤ内の電流 I の大きさと磁場の誘導 B の大きさの両方に線形に依存することを発見しました。このワイヤーが配置されている場所。
アンペールの法則は次のように定式化できます。誘導磁界 B 内にある電流要素 dI に磁界が作用する力 dF は、電流と磁気誘導 B による導電要素の長さのベクトル積 dL に正比例します。
アンペールの力の方向は左手の法則で決まります。この力は、ワイヤが磁気誘導線に対して垂直なときに最大になります。原理的には、磁力線に対して角度αで誘導磁場B内に置かれ、電流Iが流れる長さLのワイヤのアンペア強度は次のようになります。
今日では、電磁気作用により要素が機械的に動作するすべての電気部品はアンペア力を使用していると主張できます。
電気機械機械の動作原理は、まさにこの力に基づいています。たとえば、 電気モーターの中で... 電気モーターの動作中のどの瞬間でも、その回転子巻線の一部は、固定子巻線の一部の電流の磁界内で移動します。これはアンペールの力と電流の相互作用に関するアンペールの法則の現れです。
この原理はおそらく電気モーターで最も一般的です。 したがって、電気エネルギーは機械エネルギーに変換されます.
発電機は、原理的には同じ電気モーターであり、機械エネルギーが電気エネルギーに変換されるという逆変換のみを実現します（—を参照）。 AC 発電機と DC 発電機はどのように動作するのですか?).
モーターでは、電流が流れる回転子巻線が固定子磁界からアンペア力の作用を受けます (このとき、所望の方向の電流も磁界に作用します)。その結果、モーターの回転子は磁界に入ります。回転運動、負荷によるシャフトの回転。
電気自動車、路面電車、電車、その他の電気自動車は、AC または DC 駆動モーターのアンペール力の作用で回転するシャフトのおかげで車輪が回転します。 AC および DC モーターはアンペアを使用します。
電気錠 (エレベーターのドア、ゲートなど) は、一言で言えば、電磁作用が機械的な動きを引き起こすすべてのメカニズムと同じように機能します。
たとえば、スピーカーのスピーカーで音を発生するスピーカーでは、電流が流れるコイルが周囲に取り付けられた永久磁石の磁場によって反発されるため、膜が振動します。このようにして音の振動が形成されます。アンペア数は変化します (再生される音の周波数によってコイル内の電流が変化するため) がディフューザーを押し、音を生成します。
磁気電気システムの電気測定器 (アナログ電流計など) には、取り外し可能なワイヤーフレームが取り付けられています。 永久磁石の極間… フレームは渦巻きバネで吊り下げられており、測定された電流はこのバネを通してこの測定装置、実際にはフレームを通過します。
電流がフレームを通過すると、永久磁石の磁界内で、与えられた電流の大きさに比例したアンペア力がフレームに作用し、そのためフレームが回転してスプリングが変形します。アンペア力がバネ力によってバランスがとれると、ベゼルの回転が停止し、その時点で測定値を取得できるようになります。
矢印がフレームに接続されており、測定装置の目盛りを指します。矢印の偏向角度は、フレームに流れる総電流に比例することがわかります。フレームは通常、複数のターンで構成されます (—を参照) 電流計・電圧計装置).