ley de amperio

En este artículo hablaremos de la ley de Ampere, una de las leyes básicas de la electrodinámica. La fuerza de Ampere está presente hoy en día en muchas máquinas e instalaciones eléctricas, y gracias a la fuerza de Ampere en el siglo XX, los avances relacionados con la electrificación en muchas áreas de producción fueron posibles. La ley de Ampere es firme hasta el día de hoy y continúa sirviendo fielmente a la ingeniería moderna. Así que recordemos a quién le debemos este progreso y cómo empezó todo.

En 1820, el gran físico francés Andre Marie Ampere anunció su descubrimiento. Habló en la Academia de Ciencias sobre el fenómeno de la interacción de dos conductores que transportan corriente: los conductores con corrientes opuestas se repelen entre sí y con corrientes continuas se atraen. Ampere también sugirió que el magnetismo era completamente eléctrico.

Durante algún tiempo, el científico realizó sus experimentos y finalmente confirmó su suposición. Finalmente, en 1826, publicó La teoría de los fenómenos electrodinámicos derivados exclusivamente de la experiencia.A partir de ese momento, la idea de un fluido magnético se descartó por innecesaria, ya que el magnetismo, como se vio después, fue causado por corrientes eléctricas.

Ampere concluyó que los imanes permanentes también tienen corrientes eléctricas en su interior, corrientes moleculares y atómicas circulares perpendiculares al eje que pasa por los polos de un imán permanente. La bobina se comporta como un imán permanente a través del cual la corriente fluye en espiral. Ampere recibió todo el derecho de afirmar con confianza: "todos los fenómenos magnéticos se reducen a acciones eléctricas".

En el curso de su trabajo de investigación, Ampere también descubrió la relación entre la fuerza de interacción de los elementos de corriente con las magnitudes de estas corrientes, también encontró una expresión para esta fuerza. Ampère señaló que las fuerzas de interacción de las corrientes no son centrales, como las fuerzas gravitatorias. La fórmula que derivó Ampere se incluye en todos los libros de texto sobre electrodinámica en la actualidad.

Ampere encontró que las corrientes de la dirección opuesta se repelen y las corrientes de la misma dirección se atraen, si las corrientes son perpendiculares entonces no hay interacción magnética entre ellas. Este es el resultado de la investigación científica de las interacciones de las corrientes eléctricas como las verdaderas causas fundamentales de las interacciones magnéticas. Ampere descubrió la ley de interacción mecánica de las corrientes eléctricas y resolvió así el problema de las interacciones magnéticas.

Para aclarar las leyes por las cuales las fuerzas de interacción mecánica de las corrientes se relacionan con otras cantidades, es posible realizar un experimento similar al experimento de Ampere hoy.Para hacer esto, un cable relativamente largo con corriente I1 se fija estacionario, y un cable corto con corriente I2 se hace móvil, por ejemplo, el lado inferior del marco móvil con corriente será el segundo cable. El marco está conectado a un dinamómetro para medir la fuerza F que actúa sobre el marco cuando los conductores vivos son paralelos.

Inicialmente, el sistema está equilibrado y la distancia R entre los cables del montaje experimental es significativamente menor en comparación con la longitud l de estos cables. El propósito del experimento es medir la fuerza repulsiva de los cables.

La corriente, tanto en cables estacionarios como móviles, se puede regular mediante reóstatos. Cambiando la distancia R entre los cables, cambiando la corriente en cada uno de ellos, uno puede encontrar dependencias fácilmente, ver cómo la fuerza de la interacción mecánica de los cables depende de la corriente y de la distancia.

Si la corriente I2 en el marco móvil no cambia y la corriente I1 en el cable estacionario aumenta un cierto número de veces, entonces la fuerza F de la interacción de los cables aumentará en la misma cantidad. De manera similar, la situación se desarrolla si la corriente I1 en el cable fijo no cambia y la corriente I2 en el marco cambia, entonces la fuerza de interacción F cambia de la misma manera que cuando la corriente I1 cambia en el cable estacionario con una corriente constante I2 en el marco. Así llegamos a la conclusión obvia: la fuerza de interacción de los cables F es directamente proporcional a la corriente I1 y la corriente I2.

Si ahora cambiamos la distancia R entre los cables que interactúan, resulta que a medida que aumenta esta distancia, la fuerza F disminuye y disminuye por el mismo factor que la distancia R.Así, la fuerza de interacción mecánica F de los hilos con las corrientes I1 e I2 es inversamente proporcional a la distancia R entre ellos.

Al variar el tamaño l del alambre móvil, es fácil asegurarse de que la fuerza también sea directamente proporcional a la longitud del lado que interactúa.

Como resultado, puede ingresar el factor de proporcionalidad y escribir:

Esta fórmula le permite encontrar la fuerza F con la que el campo magnético generado por un conductor infinitamente largo con una corriente I1 actúa sobre una sección paralela de un conductor con una corriente I2, mientras que la longitud de la sección es l y R es la distancia entre los conductores que interactúan. Esta fórmula es extremadamente importante en el estudio del magnetismo.

La relación de aspecto se puede expresar en términos de la constante magnética como:

Entonces la fórmula tomará la forma:

La fuerza F ahora se llama fuerza de Ampere, y la ley que determina la magnitud de esta fuerza es la ley de Ampere. La ley de Ampere también se denomina ley que determina la fuerza con la que un campo magnético actúa sobre una pequeña sección de un conductor que transporta corriente:

«La fuerza dF con que actúa el campo magnético sobre el elemento dl del conductor con una corriente en el campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente dI en el conductor y el producto vectorial del elemento con la longitud dl del conductor e inducción magnética B «:

La dirección de la fuerza de Ampere está determinada por la regla para calcular el producto vectorial, que es conveniente recordar usando la regla de la mano izquierda, que se refiere a leyes basicas de la ingenieria electrica, y el módulo de fuerza de amperios se puede calcular mediante la fórmula:

Aquí, alfa es el ángulo entre el vector de inducción magnética y la dirección actual.

Obviamente, la fuerza de amperios es máxima cuando el elemento del conductor que lleva corriente es perpendicular a las líneas de inducción magnética B.

Gracias al poder de Ampere, muchas máquinas eléctricas funcionan hoy en día, donde los cables que transportan corriente interactúan entre sí y con un campo electromagnético. La mayoría de los generadores y motores de una forma u otra utilizan potencia de Amperios en su trabajo. Los rotores de los motores eléctricos giran en el campo magnético de sus estatores debido a la fuerza de Ampere.

Vehículos eléctricos: tranvías, trenes eléctricos, coches eléctricos: todos utilizan la potencia de Ampere para hacer que sus ruedas finalmente giren. Cerraduras eléctricas, puertas de ascensores, etc. Altavoces, altavoces: en ellos, el campo magnético de la bobina actual interactúa con el campo magnético de un imán permanente, formando ondas de sonido. Finalmente, el plasma se comprime en tokamaks debido a la fuerza de Ampere.