Как рассчитать силу ампера
Перейти к содержимому

Как рассчитать силу ампера

  • автор:

Закон Ампера

Пример посвящен сравнению значения силы взаимодействия двух тонких проводов с токами, посчитанной по формуле Ампера и в ELCUT для трёх формулировок: магнитостатики, переменного магнитного поля и нестационарного магнитного поля.

Дано
I = 1 А — ток в каждом из проводов;
f = 50 Гц — частота тока в задачах магнитного поля переменных токов и в нестационарной магнитной задаче;
r = 1 м — расстояние между проводами.

Задание
Рассчитать пондеромоторную силу (на метр длины провода), действующую на провода и сравнить результат с формулой Ампера.

Решение
Токи в модели задаются линейные. Так модель будет точно соответствовать постановке, описываемой формулой Ампера.
В задаче магнитного поля переменных токов задано амплитудное значение тока √2· I .
В нестационарной задаче ток задан формулой I(t) = √2· I · sin(2·180·50· t ).

Согласно закону Ампера* сила взаимодействия между параллельными проводами с током составляет:
F = 2·(μ0/4π) · I · I / r [Н/м]

Результаты:
Закон Ампера: F = 2·(μ0/4π) · 1·1/ 1 = 2·10 -7 [Н/м]

сила Ампера на постоянном токе

Магнитостатика:

сила Ампера на переменном токе

Переменное магнитное поле:

Нестационарное магнитное поле:

сила Ампера на переменном токе

  • Видео: Закон Ампера
  • Скачать файлы задачи

Сила Ампера

Follow us on Facebook Follow us on Instagram Follow us on LinkedIn Follow us on rss

Мы уже ввели логику того, что на движущийся в магнитном поле заряд действует сила. И опять нами была введена эта сила — сила Лоренца. Но сила Лоренца — сила, действующая на единичный заряд (т.е. одинокое тело), а если таких тел много? Например, если в магнитное поле помещён проводник с током. Ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, тогда, если поместить проводник с током в магнитное поле, на каждый из зарядов будет действовать сила Лоренца (рис. 1).

Суммарная сила Лоренца

Рис. 1. Суммарная сила Лоренца

Если просуммировать все эти силы, мы получим общую силу, действующую на проводник с током. Назовём эту силу — силой Ампера. Ток в проводнике организуется электронами (одинаковыми зарядами), и будем считать, что скорость продольного движения у них всех одинакова. Тогда суммарную силу Лоренца запишем как:

  • где
    • — суммарная сила Лоренца,
    • — количество зарядов в проводнике,
    • — заряд носителя,
    • — скорость движения носителя,
    • — магнитная индукция поля,
    • — синус угла между скоростью и вектором магнитной индукции.
    • где
      • — время прохождения заряда.

      Подставим (2) в (1):

      Пусть длина проводника — , считая, что электроны движутся равномерно, то , тогда:

      • где
        • — сила Ампера,
        • — сила тока в проводнике,
        • — магнитная индукция,
        • — длина проводника в поле,
        • — синус угла между направлением тока и направлением вектора магнитной индукции.

        Сила (4) и является силой Ампера. Для определения направления силы Ампера пользуются правилом левой руки для силы Ампера: ориентируем левую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца по току, тогда противопоставленный палец показывает направление силы Ампера.

        В ряде задач не лишним будет использование соотношение для момента силы Ампера. Такие задачи чаще всего связаны с контуром (замкнутой кривой), помещённой в магнитное поле. Моментом сил называется произведение силы на плечо силы, тогда:

        • где
          • — момент силы Ампера,
          • — ток в проводнике,
          • — магнитная индукция,
          • — площадь контура,
          • — синус угла между направлением силы тока и вектором магнитной индукции.

          Вывод: в задачах сила Ампера вводится в очень ограниченной системе. Проводник с током должен быть помещён в магнитное поле. Только тогда и возникает эта сила (4). Ещё использование сопряжено со втором законом Ньютона и дальнейшими кинематическими характеристиками движения.

          Закон Ампера. Определение, формула.

          Закон Ампера – один из важнейших и полезнейших законов в электротехнике, без которого немыслим научно-технический прогресс. Этот закон был впервые сформулирован в 1820 году Андре Мари Ампером. Из него следует, что два расположенные параллельно проводника, по которым проходит электрический ток, притягиваются, если направления токов совпадают, а если ток течёт в противоположных направлениях, то проводники отталкиваются. Взаимодействие здесь происходит посредством магнитного поля, которое перманентно возникает при движении заряженных частиц. Математически закон Ампера в простой форме выглядит так:

          F = BILsinα,

          где F – это сила Ампера (сила, с которой проводники отталкиваются или притягиваются), где B — магнитная индукция; I — сила тока; L — длина проводника; α — угол между направлением тока и направлением магнитной индукции.

          Интересное видео с уроком о силе Ампера:

          Закон Ампера 1

          Любые узлы в электротехнике, где под действием электромагнитного поля происходит движение каких-либо элементов, используют закон Ампера. Самый широко распространённый и используемый чуть-ли не во всех технических конструкциях агрегат, в основе своей работы использующий закон Ампера – это электродвигатель, либо, что конструктивно почти то же самое, генератор.

          Закон Ампера 3

          Именно под действием силы Ампера происходит вращение ротора, поскольку на его обмотку влияет магнитное поле статора, приводя в движение. Любые транспортные средства на электротяге для приведения во вращение валов, на которых находятся колёса, используют силу Ампера (трамваи, электрокары, электропоезда и др). Также магнитное поле приводит в движение механизмы электрозапоров (электродвери, раздвигающиеся ворота, двери лифта). Другими словами, любые устройства, которые работают на электричестве и имеющие вращающиеся узлы основаны на эксплуатации закона Ампера. Также он находит применение во многих других видах электротехники, например, в громкоговорителях.

          В громкоговорителе или динамике для возбуждения мембраны, которая формирует звуковые колебания используется постоянный магнит. На него под действием электромагнитного поля, создаваемого расположенным рядом проводником с током, действует сила Ампера, которая изменяется в соответствии с нужной звуковой частотой.

          Ещё одно видео о законе Ампера смотрите ниже:

          Калькулятор перевода амперы в киловатты (сила тока в мощность)

          Мощность — энергия, потребляемая нагрузкой от источника в единицу времени (скорость потребления, измеряется в Ватт). Сила тока — количество энергии, прошедшей за величину времени (скорость прохождения, измеряется в амперах).

          Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения.

          Чтобы перевести Ватты в Амперы, понадобится формула: I = P / U, где I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтах.

          Если сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз. Корень из трех приблизительно равен 1,73. Чтобы перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), надо применить формулу:

          P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V.

          Таблица перевода Ампер – Ватт:

          220 В

          380 В

          Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу. Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.

          Сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Если полная мощность двигателя 5,5 киловатт, то потребляемая активная мощность 5,5*0,87= 4,7 киловатта. Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.

          Дизельные генераторы по мощности

          Дизельные электростанции высокой мощности

          1500 кВт

          • Каталог производителей ДЭС
          • Энергокомплексы 1-3 МВт
          • ДЭС в кожухе 24-1200 кВт
          • Цены на ДЭС 4-50 МВт
          • Высоковольтные ДГУ
          • Газовые станции 2-3 МВт

          Дизельные электростанции со скидкой. Продажа

          Вам нужна дешевая дизельная электростанция? Посмотрите наш каталог ДГУ по специальной цене.
          Возможно, будет выгоднее купить дизельную электростанцию, чем брать ее в аренду.

          Запросить коммерческое предложение

          Нужна консультация отдела продаж или инженера для расчета проекта — звоните:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *