Aplicación de la fuerza de acción de Ampere en tecnología.
En 1820, el físico danés Hans Christian Oersted hizo un descubrimiento fundamental: la aguja magnética de una brújula es desviada por un cable que lleva corriente eléctrica continua. Así, el científico encontró en un experimento que el campo magnético de la corriente se dirige exactamente perpendicular a la corriente, y no paralelo a ella, como podría suponerse.
El físico francés Andre-Marie Ampere estaba tan inspirado por la demostración del experimento de Oersted que decidió continuar su investigación en esta dirección por su cuenta.
Ampere pudo establecer que no solo una aguja magnética es desviada por un conductor que transporta corriente, sino que dos conductores paralelos que transportan corrientes directas pueden atraerse o repelerse entre sí, según las direcciones en las que se muevan entre sí, las corrientes en estos alambres
Resultó que una corriente eléctrica produce un campo magnético, y el campo magnético ya actúa sobre otra corriente.Ampere concluyó que un cable que lleva corriente también actúa sobre un imán permanente (flecha) solo porque muchas corrientes microscópicas también fluyen dentro del imán en caminos cerrados y, en la práctica, aunque los campos magnéticos interactúan, las fuentes de estos campos magnéticos, las corrientes , son repelidos. No habría interacción magnética sin corrientes.
Como resultado, en el mismo año 1820, Ampere descubrió la ley según la cual interactúan las corrientes eléctricas directas. Los conductores con corrientes dirigidas en una dirección se atraen entre sí, y los conductores con corrientes en direcciones opuestas se repelen entre sí (ver - ley de amperio).
Como resultado de su trabajo experimental, Ampere descubrió que la fuerza que actúa sobre un alambre que lleva corriente colocado en un campo magnético depende linealmente tanto de la magnitud de la corriente I en el alambre como de la magnitud de la inducción B del campo magnético. en el que se coloca este cable.
La ley de Ampere se puede formular de la siguiente manera. La fuerza dF con la que actúa el campo magnético sobre un elemento de corriente dI situado en un campo magnético de inducción B es directamente proporcional a la corriente y al vector producto de la longitud del elemento conductor dL por la inducción magnética B.
La dirección de la fuerza de Ampere se puede determinar mediante la regla de la mano izquierda. Esta fuerza es mayor cuando el alambre es perpendicular a las líneas de inducción magnética. En principio, la potencia en amperios de un cable de longitud L por el que circula una corriente I colocado en un campo magnético de inducción B con un ángulo alfa con respecto a las líneas de fuerza del campo magnético es igual a:
Hoy en día, se puede argumentar que todos los componentes eléctricos en los que una acción electromagnética pone a un elemento en movimiento mecánico utilizan la fuerza del amperio.
El principio de funcionamiento de las máquinas electromecánicas se basa precisamente en esta fuerza, por ejemplo, en un motor electrico… En cualquier instante de tiempo, durante el funcionamiento del motor eléctrico, parte del devanado de su rotor se mueve en el campo magnético de la corriente de parte del devanado del estator. Esta es una manifestación de la fuerza de Ampere y la ley de Ampere de la interacción de las corrientes.
Este principio es quizás el más común en los motores eléctricos, donde la energía eléctrica se convierte así en energía mecánica.
El generador, en principio, es el mismo motor eléctrico, realizando solo la transformación inversa: la energía mecánica se convierte en energía eléctrica (ver — ¿Cómo funcionan los generadores de CA y CC?).
En el motor, el devanado del rotor, por el que circula la corriente, experimenta la acción de la fuerza de amperios del campo magnético del estator (sobre el que también actúa en este momento la corriente con el sentido deseado) y así el rotor del motor entra en un movimiento de rotación, rotación del eje con la carga.
Los coches eléctricos, tranvías, trenes eléctricos y otros vehículos eléctricos experimentan la rotación de las ruedas gracias a un eje que gira bajo la acción de la fuerza de Ampere en un motor de accionamiento de CA o CC. Los motores de CA y CC utilizan amperios.
Las cerraduras eléctricas (puertas de ascensores, portones, etc.) funcionan de la misma manera, en una palabra, todos los mecanismos donde la acción electromagnética conduce al movimiento mecánico.
Por ejemplo, en un altavoz que produce sonido en los altavoces de un altavoz, la membrana vibra porque la bobina que lleva corriente es repelida por el campo magnético del imán permanente alrededor del cual está instalada.Así se forman vibraciones sonoras — el Amperaje es variable (ya que la corriente en la bobina cambia con la frecuencia del sonido a reproducir) empuja el difusor, generando sonido.
Los instrumentos de medición eléctrica del sistema magnetoeléctrico (por ejemplo, amperímetros analógicos) incluyen un marco de alambre extraíble instalado entre los polos de un imán permanente… El marco está suspendido sobre resortes en espiral, a través de los cuales la corriente eléctrica medida pasa a través de este dispositivo de medición, de hecho, a través del marco.
Cuando la corriente pasa a través del marco, la fuerza de amperios, proporcional a la magnitud de la corriente dada, actúa sobre él en el campo magnético de un imán permanente, por lo que el marco gira, deformando los resortes. Cuando la fuerza del amperaje se equilibra con la fuerza del resorte, el bisel deja de girar y en ese momento se pueden tomar lecturas.
Una flecha está conectada al marco, apuntando a la escala graduada del dispositivo de medición. El ángulo de desviación de la flecha resulta ser proporcional a la corriente total que pasa a través del marco. El marco generalmente consta de varias vueltas (ver - Dispositivo de amperímetro y voltímetro).