प्रौद्योगिकी में एम्पीयर की बल क्रिया का अनुप्रयोग

1820 में, डेनिश भौतिक विज्ञानी हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने एक मौलिक खोज की: कम्पास की चुंबकीय सुई को एक प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह वाले तार द्वारा विक्षेपित किया जाता है। इस प्रकार, वैज्ञानिक ने एक प्रयोग में पाया कि धारा का चुंबकीय क्षेत्र धारा के बिल्कुल लंबवत निर्देशित होता है, और इसके समानांतर नहीं, जैसा कि माना जा सकता है।

फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आंद्रे-मैरी एम्पीयर ओर्स्टेड के प्रयोग के प्रदर्शन से इतने प्रेरित हुए कि उन्होंने अपने दम पर इस दिशा में अपना शोध जारी रखने का फैसला किया।

एम्पीयर यह स्थापित करने में सक्षम था कि न केवल एक चुंबकीय सुई एक धारावाही चालक द्वारा विक्षेपित होती है, बल्कि प्रत्यक्ष धारा वाले दो समानांतर कंडक्टर या तो एक-दूसरे को आकर्षित या पीछे हटा सकते हैं - यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस दिशा में एक-दूसरे के सापेक्ष गति कर रहे हैं। तार।

यह पता चला कि विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, और चुंबकीय क्षेत्र पहले से ही एक और वर्तमान पर कार्य करता है।एम्पीयर ने निष्कर्ष निकाला कि एक करंट ले जाने वाला तार भी एक स्थायी चुंबक (तीर) पर ही कार्य करता है क्योंकि कई सूक्ष्म धाराएँ भी चुंबक के अंदर बंद रास्तों में प्रवाहित होती हैं, और व्यवहार में, हालाँकि चुंबकीय क्षेत्र परस्पर क्रिया करते हैं, इन चुंबकीय क्षेत्रों के स्रोत, धाराएँ , प्रतिकर्षित हैं। धाराओं के बिना कोई चुंबकीय संपर्क नहीं होगा।

नतीजतन, उसी वर्ष 1820 में, एम्पीयर ने कानून की खोज की जिसके अनुसार प्रत्यक्ष विद्युत धाराएं परस्पर क्रिया करती हैं। एक दिशा में निर्देशित धाराओं वाले कंडक्टर एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, और विपरीत दिशाओं वाले कंडक्टर एक दूसरे को पीछे हटाते हैं (देखें - एम्पीयर का नियम).

अपने प्रायोगिक कार्य के परिणामस्वरूप, एम्पीयर ने पाया कि एक चुंबकीय क्षेत्र में रखे एक धारावाही तार पर कार्य करने वाला बल तार में धारा I के परिमाण और चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण B के परिमाण दोनों पर रैखिक रूप से निर्भर करता है। जिसमें यह तार लगा हुआ है।

एम्पीयर का नियम निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है। बल dF जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण B के चुंबकीय क्षेत्र में स्थित एक वर्तमान तत्व dI पर कार्य करता है, चुंबकीय प्रेरण B द्वारा प्रवाहकीय तत्व dL की लंबाई के वर्तमान और वेक्टर उत्पाद के सीधे आनुपातिक है।

एम्पीयर के बल की दिशा बाएं हाथ के नियम से निर्धारित की जा सकती है। यह बल सबसे बड़ा होता है जब तार चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं के लंबवत होता है। सिद्धांत रूप में, लंबाई L के एक तार के लिए एम्पीयर की ताकत I को एक कोण α पर प्रेरण B के चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है जो चुंबकीय क्षेत्र की बल की रेखाओं के बराबर होता है:

आज, यह तर्क दिया जा सकता है कि सभी विद्युत घटक जिनमें एक विद्युत चुम्बकीय क्रिया एक तत्व को यांत्रिक गति में सेट करती है, एम्पीयर के बल का उपयोग करती है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल मशीनों के संचालन का सिद्धांत ठीक इसी बल पर आधारित है, उदाहरण के लिए, एक विद्युत मोटर में… किसी भी समय, इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के दौरान, इसके रोटर वाइंडिंग का हिस्सा स्टेटर वाइंडिंग के हिस्से के चुंबकीय क्षेत्र में चलता है। यह एम्पीयर के बल और धाराओं के परस्पर क्रिया के एम्पीयर के नियम का प्रकटीकरण है।

यह सिद्धांत शायद इलेक्ट्रिक मोटर्स में सबसे आम है, जहां विद्युत ऊर्जा इस प्रकार यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है.

जनरेटर, सिद्धांत रूप में, एक ही विद्युत मोटर है, केवल विपरीत परिवर्तन को महसूस करता है: यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है (देखें - एसी और डीसी जनरेटर कैसे काम करते हैं?).

मोटर में, रोटर वाइंडिंग, जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र से एम्पीयर बल की क्रिया का अनुभव करता है (जिस पर वांछित दिशा के साथ करंट भी इस समय कार्य करता है) और इस प्रकार मोटर का रोटर प्रवेश करता है एक घूर्णी गति, भार के साथ शाफ्ट का घूर्णन।

इलेक्ट्रिक कार, ट्राम, इलेक्ट्रिक ट्रेन और अन्य इलेक्ट्रिक वाहन व्हील रोटेशन का अनुभव करते हैं, एक शाफ्ट के लिए धन्यवाद जो एसी या डीसी ड्राइव मोटर में एम्पीयर के बल की कार्रवाई के तहत घूमता है। एसी और डीसी मोटर एम्पीयर का उपयोग करते हैं।

इलेक्ट्रिक लॉक (लिफ्ट के दरवाजे, गेट आदि) उसी तरह से काम करते हैं, एक शब्द में - सभी तंत्र जहां विद्युत चुम्बकीय क्रिया यांत्रिक गति की ओर ले जाती है।

उदाहरण के लिए, एक लाउडस्पीकर में जो लाउडस्पीकर के स्पीकरों में ध्वनि उत्पन्न करता है, झिल्ली में कंपन होता है क्योंकि धारावाही कुण्डली को स्थायी चुम्बक के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रतिकर्षित किया जाता है जिसके चारों ओर इसे स्थापित किया गया है।इस प्रकार ध्वनि कंपन बनते हैं - एम्परेज परिवर्तनशील होता है (चूंकि कॉइल में करंट ध्वनि की आवृत्ति के साथ बदल जाता है) विसारक को धकेलता है, जिससे ध्वनि उत्पन्न होती है।

मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिस्टम (जैसे एनालॉग एमीटर) के विद्युत माप उपकरणों में एक स्थापित हटाने योग्य वायर फ्रेम शामिल है एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच… फ्रेम को सर्पिल स्प्रिंग्स पर निलंबित कर दिया गया है, जिसके माध्यम से मापा विद्युत प्रवाह इस मापने वाले उपकरण से गुजरता है, वास्तव में, फ्रेम के माध्यम से।

जब करंट फ्रेम से होकर गुजरता है, तो एम्पीयर बल, दिए गए करंट के परिमाण के समानुपाती, स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र में उस पर कार्य करता है, इसलिए फ्रेम घूमता है, स्प्रिंग्स को विकृत करता है। जब एम्पीयर बल वसंत बल द्वारा संतुलित होता है, तो बेज़ेल घूमना बंद कर देता है और उस बिंदु पर रीडिंग ली जा सकती है।

मापने के उपकरण के स्नातक स्तर की ओर इशारा करते हुए एक तीर फ्रेम से जुड़ा हुआ है। तीर के विक्षेपण का कोण फ्रेम के माध्यम से पारित कुल वर्तमान के समानुपाती होता है। फ़्रेम में आमतौर पर कई मोड़ होते हैं (देखें - एमीटर और वोल्टमीटर डिवाइस).