Aplicação da ação de força de Ampere em tecnologia

Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted fez uma descoberta fundamental: a agulha magnética de uma bússola é desviada por um fio que conduz uma corrente elétrica contínua. Assim, o cientista descobriu em um experimento que o campo magnético da corrente é direcionado exatamente perpendicular à corrente, e não paralelo a ela, como se poderia supor.

O físico francês Andre-Marie Ampere ficou tão inspirado pela demonstração do experimento de Oersted que decidiu continuar sua pesquisa nessa direção por conta própria.

Ampère foi capaz de estabelecer que não apenas uma agulha magnética é desviada por um condutor condutor de corrente, mas dois condutores paralelos transportando correntes contínuas podem atrair ou repelir um ao outro - dependendo das direções em que estão se movendo em relação um ao outro, as correntes nesses fios.

Descobriu-se que uma corrente elétrica produz um campo magnético, e o campo magnético já atua em outra corrente.Ampere concluiu que um fio condutor de corrente também atua sobre um ímã permanente (seta) apenas porque muitas correntes microscópicas também fluem dentro do ímã em caminhos fechados e, na prática, embora os campos magnéticos interajam, as fontes desses campos magnéticos, as correntes , são repelidos. Não haveria interação magnética sem correntes.

Como resultado, no mesmo ano de 1820, Ampere descobriu a lei segundo a qual as correntes elétricas diretas interagem. Condutores com correntes direcionadas em uma direção se atraem e condutores com correntes opostas se repelem (consulte - Lei de Ampère).

Como resultado de seu trabalho experimental, Ampere descobriu que a força que atua em um fio condutor de corrente colocado em um campo magnético depende linearmente tanto da magnitude da corrente I no fio quanto da magnitude da indução B do campo magnético em que este fio é colocado.

A lei de Ampère pode ser formulada da seguinte forma. A força dF com a qual o campo magnético atua sobre um elemento de corrente dI localizado em um campo magnético de indução B é diretamente proporcional à corrente e ao produto vetorial do comprimento do elemento condutor dL pela indução magnética B.

A direção da força de Ampère pode ser determinada pela regra da mão esquerda. Esta força é maior quando o fio é perpendicular às linhas de indução magnética. Em princípio, a força de amperagem para um fio de comprimento L transportando uma corrente I colocada em um campo magnético de indução B em um ângulo alfa para as linhas de força do campo magnético é igual a:

Hoje, pode-se argumentar que todos os componentes elétricos nos quais uma ação eletromagnética coloca um elemento em movimento mecânico usam a força do Ampère.

O princípio de funcionamento das máquinas eletromecânicas se baseia justamente nessa força, por exemplo, em um motor elétrico… A qualquer instante, durante a operação do motor elétrico, parte do enrolamento do seu rotor move-se no campo magnético da corrente de parte do enrolamento do estator. Esta é uma manifestação da força de Ampere e da lei de Ampere da interação das correntes.

Este princípio é talvez o mais comum em motores elétricos, onde energia elétrica é assim convertida em energia mecânica.

O gerador, em princípio, é o mesmo motor elétrico, realizando apenas a transformação inversa: a energia mecânica é convertida em energia elétrica (ver — Como funcionam os geradores CA e CC?).

No motor, o enrolamento do rotor, por onde passa a corrente, sofre a ação da força Ampere do campo magnético do estator (no qual também atua a corrente com o sentido desejado neste momento) e assim o rotor do motor entra em um movimento rotacional, rotação do eixo com a carga.

Carros elétricos, bondes, trens elétricos e outros veículos elétricos experimentam a rotação das rodas graças a um eixo que gira sob a ação da força de Ampere em um motor de acionamento AC ou DC. Os motores CA e CC usam amperes.

As fechaduras elétricas (portas de elevador, portões, etc.) funcionam da mesma forma, em uma palavra - todos os mecanismos onde a ação eletromagnética leva ao movimento mecânico.

Por exemplo, em um alto-falante que produz som nos alto-falantes de um alto-falante, a membrana vibra porque a bobina condutora de corrente é repelida pelo campo magnético do ímã permanente ao redor do qual está instalada.Assim se formam as vibrações sonoras — a Amperagem é variável (já que a corrente na bobina muda com a frequência do som a ser reproduzido) empurra o difusor, gerando o som.

Os instrumentos de medição elétrica do sistema magnetoelétrico (por exemplo, amperímetros analógicos) incluem uma estrutura de arame removível instalada entre os pólos de um imã permanente… O quadro é suspenso por molas espirais, através das quais a corrente elétrica medida passa por este dispositivo de medição, na verdade, pelo quadro.

Quando a corrente passa pela armação, a força Ampere, proporcional à magnitude da corrente dada, atua sobre ela no campo magnético de um imã permanente, portanto a armação gira, deformando as molas. Quando a força do Ampère é equilibrada pela força da mola, o bisel para de girar e, nesse ponto, as leituras podem ser feitas.

Uma seta é conectada ao quadro, apontando para a escala graduada do dispositivo de medição. O ângulo de deflexão da flecha acaba sendo proporcional à corrente total que passa pelo quadro. O quadro geralmente consiste em várias voltas (consulte - Dispositivo de amperímetro e voltímetro).