Αμπέρ

Σύμφωνα με το νόμο του αμπέρ, τα μαγνητικά πεδία σχετίζονται με το ηλεκτρικό ρεύμα που δημιουργείται σε αυτά. Ο νόμος καθορίζει το μαγνητικό πεδίο που σχετίζεται με ένα συγκεκριμένο ρεύμα ή το αντίστροφο, εφόσον το ηλεκτρικό πεδίο παραμένει σταθερό.

Το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι ανάλογο του μεγέθους του, με σταθερά αναλογικότητας ίση με τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου.

Το Ampere διεξήγαγε μια σειρά από δοκιμές για να κατανοήσει καλύτερα πώς λειτουργούσαν οι δυνάμεις σε καλώδια που μεταφέρουν ρεύμα.

Σχετικά με τον André-Marie Ampère

Ο André-Marie Ampère ήταν επιστήμονας. Πειραματίστηκε με σύρματα που μεταφέρουν ρεύμα και δυνάμεις που δρούσαν πάνω τους. Το πείραμα έλαβε χώρα στα τέλη της δεκαετίας του 1820, κατά την περίοδο που ο Faraday ανέπτυζε τον νόμο του Faraday. Ο Faraday και ο Ampere δεν είχαν ιδέα ότι το έργο τους θα ενσωματωνόταν τέσσερα χρόνια αργότερα από τον ίδιο τον Maxwell.

Ο νόμος του κυκλώματος του Αμπέρ και το μαγνητικό πεδίο

Από τη δημιουργία του, ο νόμος του Ampere έχει αποκτήσει δημοτικότητα λόγω της πρακτικότητάς του. Έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε πραγματικές συνθήκες. Η παραγωγή μηχανών είναι μια από τις πιο γνωστές πλατφόρμες όπου εφαρμόζεται συχνά ο νόμος του Ampere.

Μηχανές όπως κινητήρες, γεννήτριες, μετασχηματιστές και άλλες παρόμοιες συσκευές. Όλα αυτά τα μηχανήματα βασίζονται στις έννοιες της εφαρμογής Ampere Circuital Law. Ως αποτέλεσμα, η κατανόηση αυτών των εννοιών είναι κρίσιμη, ειδικά επειδή απαιτούνται σε ανώτερα επίπεδα εκπαίδευσης. Αυτές οι ιδέες αποτελούν τη βάση για μερικές από τις πιο σημαντικές παραγώγους και αρχές στη φυσική.

Ακολουθεί μια λίστα εφαρμογών στις οποίες χρησιμοποιείται ο κυκλικός νόμος του Ampere:

• Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα
• Κυλινδρικός αγωγός 
• Σπειροειδής αγωγός

Αξίζει να σημειωθεί ότι η ιδέα λειτουργίας αυτού του Νόμου παραμένει η ίδια σε κάθε διαδικασία, παρά το γεγονός ότι ο τρόπος εφαρμογής του αλλάζει πολύ. Είναι η αρχή λειτουργίας πολλών μηχανημάτων και συσκευών και χρησιμοποιείται συχνά ως εξάρτημα άλλων συσκευών.

Το ολοκλήρωμα γραμμής του μαγνητικού πεδίου που περιβάλλει έναν κλειστό βρόχο ισούται με το αλγεβρικό σύνολο των ρευμάτων που διέρχονται από τον βρόχο, σύμφωνα με την κυκλική εξίσωση του Ampere.

ØH⋅dL=Ienc

Εφαρμογές του νόμου του Ampere

• Για να προσδιορίσετε τη μαγνητική επαγωγή που είναι αποτέλεσμα ενός μακρού καλωδίου που μεταφέρει ρεύμα.
• Για να υπολογίσετε το μαγνητικό πεδίο μέσα σε ένα τοροειδές.
• Για τον υπολογισμό του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από έναν μακρύ αγώγιμο κύλινδρο που φέρει ρεύμα.
• Το μαγνητικό πεδίο μέσα στον αγωγό.
• Για να υπολογίσετε τις δυνάμεις που υπάρχουν μεταξύ των ρευμάτων.

Νόμος Biot- Savart

Στη φυσική, ο νόμος Biot-Savart είναι μια θεμελιώδης ποσοτική σχέση μεταξύ ενός ηλεκτρικού ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου που δημιουργεί, βάσει δοκιμών που διεξήχθησαν από τους Γάλλους επιστήμονες Jean-Baptiste Biot και Félix Savart το 1820.

Ένα μαγνητικό πεδίο ή μια περιοχή στο χώρο γύρω από τον αγωγό στην οποία μπορούν να παρατηρηθούν μαγνητικές δυνάμεις, δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα που τρέχει σε έναν αγωγό ή ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο. Το άθροισμα όλων των συνεισφορών από κάθε μικρό στοιχείο ή τμήμα ενός αγωγού που μεταφέρει ρεύμα μπορεί να θεωρηθεί ως η τιμή του μαγνητικού πεδίου σε ένα σημείο στον περιβάλλοντα χώρο. Ο νόμος Biot-Savart περιγράφει πώς η τιμή του μαγνητικού πεδίου σε μια δεδομένη θέση στο χώρο από ένα μόνο μικρό τμήμα αγωγού που μεταφέρει ρεύμα επηρεάζεται από κάθε στοιχείο που επηρεάζει το πεδίο.

Αρχικά, η τιμή του μαγνητικού πεδίου σε μια δεδομένη θέση είναι ανάλογη με το ρεύμα στον αγωγό καθώς και με το μήκος του εν λόγω τμήματος που μεταφέρει ρεύμα. Η τιμή του πεδίου επηρεάζεται επίσης από την κατεύθυνση του συγκεκριμένου σημείου σε σχέση με το τρέχον τμήμα. Το πεδίο είναι μεγαλύτερο όταν η γραμμή από το σημείο προς το μικρό τμήμα του ρεύματος δημιουργεί γωνία 90° με το τρέχον τμήμα ή βρίσκεται ευθεία από αυτό. Το πεδίο του τρέχοντος τμήματος μειώνεται καθώς μειώνεται η γωνία, τελικά γίνεται 0 όταν το σημείο βρίσκεται σε μια γραμμή της οποίας το τρέχον στοιχείο είναι τμήμα. Επιπλέον, το μαγνητικό πεδίο σε ένα δεδομένο σημείο είναι ανάλογο με την απόστασή του από το τρέχον στοιχείο. Το μαγνητικό πεδίο είναι τέσσερις φορές μικρότερο σε διπλάσια απόσταση ή η τιμή του μαγνητικού πεδίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή ρεύματος.

Σε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα, ο κανόνας Biot-Savart χρησιμοποιείται αθροίζοντας τις συνεισφορές στο μαγνητικό πεδίο σε μια δεδομένη θέση από όλα τα μικρά τμήματα ρεύματος που συνθέτουν έναν συγκεκριμένο αγωγό οποιουδήποτε σχήματος. Για παράδειγμα, η τιμή του μαγνητικού πεδίου σε μια κοντινή τοποθεσία είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα και αντιστρόφως ανάλογη με την κάθετη απόσταση από το καλώδιο στο παρεχόμενο σημείο όταν ένα πολύ μακρύ ευθύ καλώδιο μεταφέρει ρεύμα.

Συμπέρασμα

Η ισχύς ενός ηλεκτρικού ρεύματος είναι ανάλογη με το μαγνητικό πεδίο, σύμφωνα με το νόμο του Ampere. Γνωρίζουμε ότι ένας ευθύς αγωγός παράγει ένα «κυκλικό» μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο, το αντίθετο είναι πιο ενδιαφέρον:ένα πηνίο ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας που μεταφέρει ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο κατά μήκος του άξονα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.