సాంకేతికతలో ఆంపియర్ యొక్క శక్తి చర్య యొక్క అప్లికేషన్

1820లో, డానిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హాన్స్ క్రిస్టియన్ ఓర్స్టెడ్ ఒక ప్రాథమిక ఆవిష్కరణ చేసాడు: దిక్సూచి యొక్క అయస్కాంత సూది ప్రత్యక్ష విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్ళే తీగ ద్వారా విక్షేపం చెందుతుంది. అందువలన, శాస్త్రవేత్త ఒక ప్రయోగంలో కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం కరెంట్‌కు ఖచ్చితంగా లంబంగా నిర్దేశించబడిందని మరియు దానికి సమాంతరంగా ఉండదని కనుగొన్నారు.

ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఆండ్రీ-మేరీ ఆంపియర్ ఓర్స్టెడ్ యొక్క ప్రయోగం యొక్క ప్రదర్శన ద్వారా చాలా ప్రేరణ పొందాడు, అతను ఈ దిశలో తన పరిశోధనను స్వయంగా కొనసాగించాలని నిర్ణయించుకున్నాడు.

కరెంట్-వాహక కండక్టర్ ద్వారా అయస్కాంత సూది విక్షేపం చెందడమే కాకుండా, ప్రత్యక్ష ప్రవాహాలను మోసే రెండు సమాంతర కండక్టర్‌లు ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయి లేదా తిప్పికొట్టగలవని ఆంపియర్ నిర్ధారించగలిగింది - వీటిలో ప్రవాహాలు ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా కదులుతున్నాయి. తీగలు.

విద్యుత్ ప్రవాహం అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందని మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం ఇప్పటికే మరొక విద్యుత్తుపై పనిచేస్తుందని తేలింది.అనేక సూక్ష్మ ప్రవాహాలు కూడా అయస్కాంతం లోపల క్లోజ్డ్ పాత్‌లలో ప్రవహిస్తాయి మరియు ఆచరణలో, అయస్కాంత క్షేత్రాలు సంకర్షణ చెందుతున్నప్పటికీ, ఈ అయస్కాంత క్షేత్రాల మూలాలు, ప్రవాహాలు, కరెంట్-వాహక తీగ కూడా శాశ్వత అయస్కాంతం (బాణం)పై పనిచేస్తుందని ఆంపియర్ నిర్ధారించారు. , తిప్పికొట్టబడతాయి. ప్రవాహాలు లేకుండా అయస్కాంత పరస్పర చర్య ఉండదు.

ఫలితంగా, అదే సంవత్సరం 1820లో, ఆంపియర్ ప్రత్యక్ష విద్యుత్ ప్రవాహాలు పరస్పర చర్య చేసే చట్టాన్ని కనుగొన్నాడు. ఒక దిశలో నిర్దేశించబడిన ప్రవాహాలతో కండక్టర్లు ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయి మరియు వ్యతిరేక దిశలో ఉన్న కండక్టర్లు ఒకదానికొకటి వికర్షిస్తాయి (చూడండి - ఆంపియర్ యొక్క చట్టం).

అతని ప్రయోగాత్మక పని ఫలితంగా, ఆంపియర్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన కరెంట్-వాహక తీగపై పనిచేసే శక్తి వైర్‌లోని కరెంట్ I పరిమాణంపై మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ఇండక్షన్ B పరిమాణంపై సరళంగా ఆధారపడి ఉంటుందని కనుగొన్నాడు. దీనిలో ఈ వైర్ ఉంచబడింది.

ఆంపియర్ నియమాన్ని ఈ క్రింది విధంగా రూపొందించవచ్చు. ఇండక్షన్ B యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్న ప్రస్తుత మూలకం dIపై అయస్కాంత క్షేత్రం పనిచేసే శక్తి dF అయస్కాంత ప్రేరణ B ద్వారా వాహక మూలకం dL యొక్క పొడవు యొక్క ప్రస్తుత మరియు వెక్టర్ ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ఆంపియర్ యొక్క శక్తి యొక్క దిశను ఎడమ చేతి నియమం ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు. వైర్ మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ రేఖలకు లంబంగా ఉన్నప్పుడు ఈ శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది. సూత్రప్రాయంగా, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి రేఖలకు ఆల్ఫా కోణంలో ఇండక్షన్ B యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో నేను ఉంచిన కరెంట్ మోసే L పొడవు గల వైర్ యొక్క ఆంపియర్ బలం దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

నేడు, యాంత్రిక చలనంలో ఒక మూలకాన్ని విద్యుదయస్కాంత చర్య అమర్చే అన్ని విద్యుత్ భాగాలు ఆంపియర్ యొక్క శక్తిని ఉపయోగిస్తాయని వాదించవచ్చు.

ఎలక్ట్రోమెకానికల్ యంత్రాల ఆపరేషన్ సూత్రం ఖచ్చితంగా ఈ శక్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు, ఎలక్ట్రిక్ మోటారులో… ఏ క్షణంలోనైనా, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, దాని రోటర్ వైండింగ్ యొక్క భాగం స్టేటర్ వైండింగ్ యొక్క కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదులుతుంది. ఇది ఆంపియర్ యొక్క శక్తి మరియు ప్రవాహాల పరస్పర చర్య యొక్క ఆంపియర్ యొక్క చట్టం యొక్క అభివ్యక్తి.

ఈ సూత్రం బహుశా ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లలో సర్వసాధారణం, ఎక్కడ విద్యుత్ శక్తి కాబట్టి యాంత్రిక శక్తిగా మార్చబడుతుంది.

జెనరేటర్, సూత్రప్రాయంగా, అదే ఎలక్ట్రిక్ మోటారు, ఇది రివర్స్ పరివర్తనను మాత్రమే గ్రహించింది: యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్ శక్తిగా మార్చబడుతుంది (చూడండి — AC మరియు DC జనరేటర్లు ఎలా పని చేస్తాయి?).

మోటారులో, కరెంట్ ప్రవహించే రోటర్ వైండింగ్, స్టేటర్ అయస్కాంత క్షేత్రం నుండి ఆంపియర్ శక్తి యొక్క చర్యను అనుభవిస్తుంది (దీనిపై కావలసిన దిశతో ఉన్న కరెంట్ ఈ సమయంలో కూడా పనిచేస్తుంది) మరియు తద్వారా మోటారు యొక్క రోటర్ ప్రవేశిస్తుంది. ఒక భ్రమణ ఉద్యమం, లోడ్తో షాఫ్ట్ యొక్క భ్రమణం.

ఎలక్ట్రిక్ కార్లు, ట్రామ్‌లు, ఎలక్ట్రిక్ రైళ్లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు AC లేదా DC డ్రైవ్ మోటారులో ఆంపియర్ యొక్క శక్తి యొక్క చర్యలో తిరిగే షాఫ్ట్ కారణంగా చక్రాల భ్రమణాన్ని అనుభవిస్తాయి. AC మరియు DC మోటార్లు ఆంపియర్లను ఉపయోగిస్తాయి.

ఎలక్ట్రిక్ తాళాలు (ఎలివేటర్ తలుపులు, గేట్లు మొదలైనవి) ఒకే విధంగా పని చేస్తాయి, ఒక పదం - విద్యుదయస్కాంత చర్య యాంత్రిక కదలికకు దారితీసే అన్ని యంత్రాంగాలు.

ఉదాహరణకు, లౌడ్ స్పీకర్ యొక్క స్పీకర్లలో ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేసే లౌడ్ స్పీకర్లో, మెమ్బ్రేన్ కంపిస్తుంది ఎందుకంటే ప్రస్తుత-వాహక కాయిల్ అది వ్యవస్థాపించబడిన శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా తిప్పికొట్టబడుతుంది.అందువలన ధ్వని కంపనాలు ఏర్పడతాయి - ఆంపిరేజ్ వేరియబుల్ (కాయిల్‌లోని కరెంట్ పునరుత్పత్తి చేయవలసిన ధ్వని యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీతో మారుతుంది కాబట్టి) డిఫ్యూజర్‌ను నెట్టివేసి, ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

మాగ్నెటోఎలెక్ట్రిక్ సిస్టమ్ యొక్క ఎలక్ట్రికల్ కొలిచే సాధనాలు (ఉదా. అనలాగ్ అమ్మేటర్లు) వ్యవస్థాపించబడిన తొలగించగల వైర్ ఫ్రేమ్‌ను కలిగి ఉంటాయి శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క ధ్రువాల మధ్య… ఫ్రేమ్ స్పైరల్ స్ప్రింగ్‌లపై సస్పెండ్ చేయబడింది, దీని ద్వారా కొలిచిన విద్యుత్ ప్రవాహం ఈ కొలిచే పరికరం గుండా వెళుతుంది, వాస్తవానికి, ఫ్రేమ్ ద్వారా.

కరెంట్ ఫ్రేమ్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, ఇచ్చిన కరెంట్ యొక్క పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో ఉండే ఆంపియర్ ఫోర్స్, శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో దానిపై పనిచేస్తుంది, కాబట్టి ఫ్రేమ్ తిరుగుతుంది, స్ప్రింగ్‌లను వికృతీకరిస్తుంది. ఆంపియర్ ఫోర్స్‌ను స్ప్రింగ్ ఫోర్స్ బ్యాలెన్స్ చేసినప్పుడు, నొక్కు తిరగడం ఆగిపోతుంది మరియు ఆ సమయంలో రీడింగులను తీసుకోవచ్చు.

కొలిచే పరికరం యొక్క గ్రాడ్యుయేట్ స్కేల్‌ను సూచిస్తూ, ఫ్రేమ్‌కి బాణం కనెక్ట్ చేయబడింది. బాణం యొక్క విక్షేపం కోణం ఫ్రేమ్ గుండా వెళుతున్న మొత్తం కరెంట్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఫ్రేమ్ సాధారణంగా అనేక మలుపులను కలిగి ఉంటుంది (చూడండి - అమ్మీటర్ మరియు వోల్టమీటర్ పరికరం).