Ампер — это… Что такое Ампер?
Ампе́р (обозначение: А) — единица измерения силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование — ампер-виток)[1].
Определение
Современное определение ампера было предложено Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году[2][3].
Иллюстрация к определению ампера.
- Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10−7ньютона.
Из определения ампера следует, что магнитная постоянная равна Гн/ м или, что то же самое, Н/А²
Это утверждение становится понятным, если учесть, что сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии друг от друга параллельных проводников единичной длины, по которым текут токи и , выражается соотношением:Магнитодвижущая сила 1 ампер (ампер-виток) — это такая магнитодвижущая сила, которую создает замкнутый контур, по которому протекает ток, равный 1 амперу.
История и перспективы
Единица измерения, принятая на 1-м Международном конгрессе электриков[4] (1881 г., Париж), названа в честь французского физика Андре Ампера. Она была первоначально определёна как одна десятая единицы тока системы СГСМ (эта единица, известная в настоящее время как абампер или био, определяла ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины между двумя тонкими проводниками на расстоянии в 1 см).
В 2011 г. XXIV Генеральная конференция по мерам и весам приняла резолюцию[5], в которой предложено в будущей ревизии Международной системы единиц (СИ) продолжить переопределение основных единиц таким образом, чтобы они были основаны не на созданных человеком артефактах, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов.
В частности, предполагается, что СИ станет системой единиц, в которой элементарный электрический заряд
Кратные и дольные единицы
Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 А | декаампер | даА | daA | 10−1 А | дециампер | дА | dA |
| 102 А | гектоампер | гА | hA | 10−2 А | сантиампер | сА | cA |
| 103 А | килоампер | кА | kA | 10−3 А | миллиампер | мА | mA |
| 106 А | мегаампер | МА | MA | 10−6 А | микроампер | мкА | µA |
| 109 А | гигаампер | ГА | GA | 10−9 А | наноампер | нА | nA |
| 1012 А | тераампер | ТА | TA | 10−12 А | пикоампер | пА | pA |
| 1015 А | петаампер | ПА | PA | 10−15 А | фемтоампер | фА | fA |
| 1018 А | эксаампер | ЭА | EA | 10−18 А | аттоампер | аА | aA |
| 1021 А | зеттаампер | ЗА | ZA | 10−21 А | зептоампер | зА | zA |
| 1024 А | йоттаампер | ИА | YA | 10−24 А | йоктоампер | иА | yA |
| применять не рекомендуется | |||||||
Связь с другими единицами СИ
Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону.
Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.
См. также
Примечания
Литература
- Краткий словарь физических терминов / Сост. А. И. Болсун, рец. М. А. Ельяшевич. — Мн.: Вышэйшая школа, 1979. — С. 23-24. — 416 с. — 30 000 экз.
Ампер единица измерения — Справочник химика 21
Магнитодвижущая (намагничивающая) сила Р — величина, которая характеризует намагничивающее действие электрического тока. Если магнитный контур замкнут, то магнитодвижущая сила (МДС) равна Р = Ш, т.е. произведению тока I в обмотке на ее число витков (рис. 1.27). Единица измерения МДС — ампер-виток. Международная система (СИ) включает шесть основных единиц измерения длины — метр, массы — килограмм, времени — секунда, температуры — градус Кельвина, силы электрического тока — ампер и силы света — свеча. Кроме того, в эту систему входят две дополнительные единицы (плоского угла — радиан и телесного угла — стерадиан) и 27 важнейших производных.
Практической единицей измерения электрического тока является ампер (А) — основная единица в системе СИ (см. приложение в конце книги). Практической единицей электрического заряда является ампер-секунда (А-с), или кулон (Кл). Если расчеты проводятся в системе СИ, то закон Кулона записывается в форме [c.183]
Амперометрическое титрование. Предельный диффузионный ток можно использовать для нахождения точки стехиометричности при проведении титрований. Единица измерения тока — ампер, поэтому такой способ титриметрического анализа называют амперометрическим титрованием.
Единицей измерения силы тока служит ампер (1 А = 1 Кл/с). Ток в сплощной среде удобнее характеризовать его плотностью I — количеством электричества, перемещаемого за единицу времени через единицу площади, ориентированной перпендикулярно к направлению тока в проводящей среде (размерность — А/ м ).
[c.654]
Согласно системе СИ основными единицами измерения электромагнитных величин являются метр, килограмм, секунда и ампер. Построенная на этих единицах система электромагнитных величин называется МКСА (см. табл. 1.18 на стр. 19). Систему единиц МКСА обычно применяют при написании уравнений электромагнитного поля в рационализированной форме. Рационализация уравнений электромагнитного поля имеет своей целью исключение множителя 4я из наиболее важных и часто применяемых уравнений. В системе МКСА при рационализированной форме уравнений электромагнитного поля электрическая бц и магнитная Хо постоянные принимаются равными
Для дифференциальных детекторов при записи сигнала на диаграммную ленту самопишущего прибора выходкой сигнале получается в виде пиков, причем этот сигнал определяется высотой пика, его площадью или произведением объема удерживания на высоту пика. Выходной сигнал детектора лучше всего выражать в единицах измерения, характерных для физического явления, происходящего в детекторе.
Х/3/2 2 единицы измерения 1 В = 1 кг м /(с -А) = =1 Дж/(А с) =1 Вт/А.] Единица измерения электрического потенциала, вольт, есть разность потенциалов между двумя точками проводящей проволоки, по которой проходит ток 1 ампер, когда мощность, рассеиваемая на участке между этими точками, составляет 1 ватт. Знак э. д. с. определяется в соответствии с правилом, согласно которому положительный заряд должен двигаться от большего потенциала к меньшему. Э. д. с. гальванического элемента — это разность электрических потенциалов между двумя кусками металла одного и того же состава, представляющих собой концы цепи проводящих фаз. Например, в элементе Даниэля (см.)
Если в стакан, содержащий раствор электролита, поместить два платиновых электрода и присоединить их к источнику электричества, то через раствор потечет ток.
Сила его определяется как приложенным напряжением Е, так и сопротивлением Я той части раствора, которая заключена между электродами. Это отношение математически выражается законом Ома 1=Е1Я, где / —сила тока в амперах, —напряжение в вольтах и сопротивление в омах. Электропроводность Ь определяется как величина, обратная сопротивлению, так что 1 — Е1. Единицей измерения электропроводности является обратный ом ом или л[c.12] Сущность метода. Э. д. с. гальванического элемента определяется непосредственно чувствительными измерительными приборами, последовательно с которыми включается большое и точно известное сопротивление.
При включении измерительного прибора в сеть гальванического элемента необходимо, чтобы внешнее сопротивление сети было во много раз больше внутреннего. Тогда о напряжении между электродами элемента можно будет судить по силе тока. Подобная схема позволяет по изменению последней в цепи определять изменения э. д. с. испытуемого гальванического элемента. Шкала чувствительности прибора может быть отградуирована в милливольтах—милливольтметры в амперах — гальванометры в единицах измерения анализа, например в значениях pH, т. е. эти измерительные приборы выступают в роли индикаторов. [c.445]
Сравним мысленно прохождение электрического тока по проволоке с точением воды в трубке. Количество воды измеряется в литрах или кубических метрах количество электричества обычно измеряют в кулонах или эл.ст.ед. Скорость течения или поток воДы, т.е. количество ее, проходящее в данной точке трубки в единицу времени, измеряют в литрах в секунду или в кубических метрах в секунду силу электрического тока измеряют в амперах (кулонах в секунду) или в эл.
ст.ед. в секунду. Скорость движения воды в трубке зависит от разности давления на концах трубки это давление выражается в килограммах на квадратны11 сантиметр. Сила электрического тока в проволоке зависит от электрической разности давления или от разности потенциалов (падения напряжения) между концами проволоки, обычно измеряемой в вольтах или эл.ст.ед. Единица измерения количества электричества (кулон) и единица измерения электрического потенциала (вольт) были приняты произвольно но международному соглашению. [c.57]
Электрические единицы измерения (метр—килограмм—секунда—ампер) стандартизованы системой МКСА (ГОСТ 8033—56). [c.10]
Основной стандартной единицей измерения электрических величин является ампер (а), служащий для выражения силы тока. [c.23]
Основная единица измерения электрического напряжения — вольт (е). Вольт — это электрическое напряжение на концах проводника с сопротивлением в один ом, вызывающее протекание по нему тока величиной, равной одному амперу.
Э. д. с. и напряжение измеряют в вольтах. В вольтах измеряют напряжение генераторов постоянного тока, возбудителей, питающей сети переменного тока, напряжение нз гальванических ваннах, выпрямителях в гальванотехнике (на шунтах) напряжение измеряют также и в милливольтах (1 б = 1000 мв). Напряжение измеряют вольтметром. Вольтметр включают в электрическую цепь параллельно нагрузке. [c.17]
Единицей измерения силы электрического тока служит ампер (а) это такая сила тока, при которой через поперечное сечение проводника за каждую секунду проходит количество электричества, равное одному кулону. [c.172]
Единицы измерения. Единица силы тока называется ампером. [c.5]
Международная система СИ имеет шесть основных единиц измерения и две дополнительные. Основными являются единица длины—метр м), единица массы—килограмм кг), единица времени—секунда сек), единица температуры—градус Кельвина (°К), единица силы тока—ампер (а) и единица силы света—свеча (се).
Дополнительными являются единица плоского угла— радиан рад), единица телесного угла—стерадиан стер). [c.733]
Единицы измерения ампер и градус Кельвина названы в честь выдающихся ученых французского физика и математика, основателя электродинамики А. М. Ампера (177 —1835) и английского физика, установившего абсолютную шкалу температур. Кельвина (У. Томсона) (1824— 1907). [c.544]
Счетчики ампер-часов. Поскольку ампер-час служит единицей измерения емкости аккумуляторных батарей, счетчики ампер-часов являются удобным инструментом для контроля заряженности батареи и управления зарядом. [c.314]
Основной электрической единицей в Международной системе единиц (СИ) является ампер (а) — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1. и один от другого в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу, равную 2-10 н (1а = 0,1 абс.
эл. ед.). Ампер одновременно является практической единицей измерения силы тока. [c.364]
В настоящее время в большинстве стран мира принята международная система единиц СИ, в которой основными единицами измерения являются метр, килограмм (массы), секунда, ампер, моль. Наряду с СИ иногда используется стандартная метрическая система СГС (сантиметр, грамм, секунда). [c.10]
Обозначения единиц, происходящих от имен собственных, начинаются с прописной буквы. Например, А — ампер, К — кельвин, Дж — джоуль. Единицы измерения, выражающие произведение двух других единиц, представляют знаком умножения, например Н м, Дж с. Единицы измерения, как частное от деления двух другах единиц, могут быть представлены любым из способов м/с, [c.6]
Установление количественных соотношений в стехиометрии производится на основе понятия моль. В Международной системе единиц (СИ) моль является единицей измерения количества веш ества и относится к числу семи основных единиц этой системы.
Другие основные единицы СИ метр — м, килограмм — кг, секунда — с, ампер — А, кельвин — К и кандела — кд. [c.11]
Единицей измерения силы тока является ампер (а). 1 а — это ток, который переносит 1 кулон электричества за 1 сек. При прохождении через раствор нитрата серебра тока силой 1 а из раствора выделяется 1,1180 мг серебра в 1 сек. [c.199]
Точно так же законы Фарадея применимы в случае анодного осаждения или растворения. Они были проверены для многочисленных реакций при высоких и низких температурах в различных растворителях и ионных расплавах. Как было сказано выше, эти законы используются для определения важной электрической единицы измерения — ампера. [c.202]
Емкость. Разрядной емкостью С называют количество электричества, которое источник тока отдает при заданном режиме разряда до достижения заданного конечного напряжения i/. Единицей измерения емкости ХИТ согласно ГОСТ 4.362—85 является ампер-час. [c.
50]
Вниманию студентов. С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерения (СИ), состоящая из шести основных единиц метр (м) — длина, килограмм (кг) — масса, секунда (с) — время, ампер (А) — сила тока, кельвин (К) — термодинамическая температура, кандела (кд) — сила света. XIV Генеральная конференция по мерам и весам (1971 г.) утвердила единицу количества вещества моль (моль) в качестве седьмой основной единицы Международной системы Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде — 12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц . Моль вещества соответствует числу Авогадро Л а= (6,022045 0,000031) X10 моль структурных элементов. При применении понятия моль следует указывать, какие структурные элементы имеются в виду. Например, моль атомов Н, моль молекул Нг, моль протонов, моль электронов и т.
п. Так, заряд моля электронов равен [c.5]
Абсолютная симметричная система электрических и магнитных единиц измерения (система Гаусса) возникла в результате объединения абсолютной электростатической системы СГСЭ и абсолютной электромагнитной системы СГСМ, В первой из них, основанной на законе электростатического взаимодействия электрических зарядов (закон Кулона), электрическая постоянная принята равной единице. Во второй, основанной на законе электродинамического взаимодействия токов (закон Ампера), магнитная постоянная принята равной единице. В связи с этим в системе СГС электрические единицы соответствуют электрическим единицам системы СГСЭ, а магнитные единицы — магнитным единицам системы СГСМ. [c.591]
Международная система единиц измерений физических величин—единая универсальная система. Она свя-зызает единицы измерения механических, тепловых, электрических, магнитных и других величин. В состав системы входят шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина, свеча), две дополнительные (радиан и стерадиан) и 27 важнейших производных единиц из различных областей науки (табл.
1.1). В государственных стандартах СССР применяется понятие размера единицы, являющегося количественной мерой физической величины, содержащейся в единице измерения. Размер производных единиц определяется законами, связывающими физические величины, и выражен через размер основных или других производных единиц. Например, единица силы ньютон (к) установлена на основе второго закона Ньютона она равна силе, которая сообщает ускорение 1 м сег массе 1 кг. При выборе размера соблюдается в основном условие когерентности (связности) системы в уравнениях, определяющих единицы измерения производных величин, коэффициент пропорциональности должен быть величиной безразмерной и равен единице. [c.9]
В качестве основной системы единиц измерения в учебнике принята Международная система единиц СИ. Она построена на шести основных единицах и двух дополнительных. Три нервые основные единицы (метр, килограмм, секунда) позволяют образовать производные единицы для всех механических величин.
Другие три основные единицы (ампер, градус Кельвина, свеча) дают возможность образовать производные электрические, магнитные, тепловые и световые единицы. К дополнительным единицам относятся радиан и стерадиан. [c.6]
Приведем некоторые сведения относительно современного состояния вопроса об установлении единиц измерения энергии и теплоты. До настоящего времени в практике измерения физических величин используют несколько систем единиц. Последним ГОСТом [2] для измерения механических единиц допускается применение трех систем единиц системы МКС (метр, килограмм, секунда), системы СГС (сантиметр, грамм, секунда) и системы МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда). Однако в этом ГОСТе указано, что преимущественно должна применяться система МКС. Кроме того, в соответствии с решениями X и XI Генеральных/конференций по мерам и весам (1954 и 1960 гг.) в СССР утвержден ГОСТ [3] Международная система единиц . Этот стандарт устанавливает как предпочтительную во всех областях науки, техники и народного хозяйства Международную систему единиц, основными единицами которой являются метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча.
Международная система единиц является, следовательно, системой МКС, дополненной еще тремя основными единицами — ампер, градус Кельвина и свеча. Таким образом, в настоящее время могут встретиться случаи использования 4-х систем единиц измерения физических величин МКС, СГС, МКГСС и Международной системы единиц. [c.179]
Как мы уже упоминали, Канниццаро в Кратком очерке курса химической философии после исторического введения, занимающего четыре первых лекции, говорит, что в пятой лекции он начинает применять гипотезу Авогадро и Ампера к определению весов молекул также и в том случае, когда их состав остается еще неизвестным. Из изложения Фарадеевской речи Канниццаро видно, какое значение он придавал как можно более раннему знакомству студентов с единицами измерения. Так, и в Sunto Канниццаро сразу же переходит к единице молекулярного веса, в качестве которой отдает предпочтение весу полумолекулы водорода перед весом целой молекулы. Таким образом, я отношу плотность различных воздухообразных тел к плотности водорода, принятой равной двум [82, стр.
7]. Канниццаро далее показывает, как проводить пересчет плотностей по воздуху на плотность по водороду. Подобные вычислительно-технические разделы Sunto , имевшие, конечно, значение для читателей того времени, мы будем опускать без упоминания, но первую таблицу [82, стр. 87] мы приведем полностью, потому что она прекрасно иллюстрирует эту работу [c.96]
Единицы работы и мощности. Механическая работа выражается в килограмметрах (расстояние, умноженное на силу), кубометр-атмосферах (произведение рУ), литр-атмосферах и других подобных единицах, которые еще не упоминались выше. Механическая мощность будет выражаться в единицах работы, деленной на время, или в килограмметрах в минуту, литр-атмосферах в час и т. д. Лошадиная сила произвольно определяется равной 75 кгм/час. Поскольку сила, умноженная на время, равна работе, работа часто выражается в единицах мощность—время, например лошадиная сила-час. Электрическая работа будет выражаться в вольт-кулонах (называемых также джоулями ) или вольт-эквивалентах (эквивалент основан на электрохимических законах Фарадея и равен числу кулонов, отвечающих 1 грамм-эквиваленту иона), а мощность — в вольт-кулонах в секунду или вольт-амперах, обычно называемых ваттами .
Аналогично механической работе электрическая работа может также выражаться в ватт-часах и других подобных единицах. В табл. II Приложения даются переводные коэфициенты для различных единиц энергии ). Эквиваленты мощности будут такими же, за исключением различных единиц измерения, которые могут быть использованы в различных случаях. [c.68]
Величина L носит название коэфициента самоиндукции последний зависит от расположения проводника. Проводник обладает самоиндукцией, равной 1 генри, если на его концах при равномерном изменении тока в 1 А/сек возбуждается электродвижущая сила, равная 1 вольту, или если ток в 1 ампер в окружающем проводник пространстве вызывает поток, равный 1 Vs. Единицы измеренил и размерности см. табл. 1, стр. 708. Величина коэфициента самоиндукции. Соленоид [c.730]
Состоявшаяся в октябре 1960 г. в Париже XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц (51, русское обозначение СИ — система интернациональная), в основу которой положены шесть единиц (измерение длины, массы, времени, силы зямстрического тока, термодинамической температуры и силы света) метр, килограмм, секунда, градус Кельвина , ампер и свеча.
[c.544]
В качестве основной системы единиц для измерения в различных областях удобно применить систему МКС с основными единицами длины — метр (м), массы — килограмм (кг) и времени— секунда (сек) в необходимых случаях добавляется четвертая основная единица градус Кельвина (°К)—при тепловых измерениях (система МКСГ), ампер (а)—при электрических и магнитных измерениях (система МКСА) и свеча (св)—при световых измерениях (система МКС). Эти системы входят как составные части в новую Международную систему единиц (СИ), утвержденную в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам [28—30]. [c.24]
Электричество и магнетизм
Пусть контур с током помещен в магнитное поле, причем он может вращаться вокруг вертикальной оси OO’ (рис. 5.30-1). Силы Ампера, действующие на стороны контура длиной l, перпендикулярны к ним и к магнитному полю и поэтому направлены вертикально: они лишь деформируют контур, стремясь растянуть его.
Стороны, имеющие длину a, перпендикулярны B, так что на каждую из них действует сила F = BIa. Эти силы стремятся повернуть контур таким образом, чтобы его плоскость стала ортогональной B.
Рис. 5.30. Силы, действующие на контур с током в магнитном поле:
1 — вид сбоку; 2 — вид сверху (масштаб увеличен)
Видео 5.7. Контур с током в однородном магнитном поле.
Видео 5.8. Контур с током в неоднородном магнитном поле.
Момент пары сил (рис. 5.30-2) равен
|
(5.34) |
где — плечо пары сил, а — угол между вектором B и стороной l.
|
Величина, численно равная произведению силы тока I, протекающего в контуре, на площадь контура S = al называется магнитным моментом Pm плоского контура стоком
|
35)Таким образом, мы можем записать момент пары сил в виде
|
(5.36) |
Магнитный момент контура с током — векторная величина. Направление Рm совпадает с положительным направлением нормали к плоскости контура, которое определяется правилом винта: если рукоятка вращается по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта показывает направление вектора Pm . Введем в формулу (15.36) угол a между векторами Pm и B. Справедливо соотношение
Следовательно,
|
|
(5. |
37)то есть момент сил , действующий на виток с током в однородном магнитном поле, равен векторному произведению магнитного момента витка на вектор индукции магнитного поля (рис. 5.31). При величина момента сил максимальна
Рис. 5.31. Силы, действующие на прямоугольный контур с током в магнитном поле.
Магнитное поле вертикально, а магнитный момент перпендикулярен плоскости контура
Видео 5.9. Контур с током в магнитном поле: модель электродвигателя.
Опять-таки прозрачна аналогия с электростатикой: говоря об электрическом диполе, мы получили выражение для момента сил, действующих на него со стороны электрического поля в виде
где — электрический дипольный момент.
|
В системе СИ единицей измерения магнитного момента контура является ампер на квадратный метр (А · м2)
|
Пример.
По тонкому проводу в виде кольца радиусом 30 см течет ток 100 A. Перпендикулярно плоскости кольца возбуждено однородное магнитное поле с магнитной индукцией 20 мТл (рис. 5.32). Найти силу, растягивающую кольцо.
Рис. 5.32. Силы, растягивающие кольцо с током в магнитном поле
Решение. Пусть магнитное поле направлено от нас за плоскость рис. 5.32 (показано крестиками), а ток идет по часовой стрелке. Выделим элемент длины dl, видный из центра под углом На этот элемент действует сила Ампера направленная по радиусу кольца. Кроме того, из-за растяжения кольца на концы элемента действуют силы натяжения F, которые и требуется найти в задаче. Проекция этих сила на радиальное направление равна
Приравнивая эту проекцию силе Ампера, находим
Закон Ампера
Закон АмпераДалее: Сила Лоренца Up: Магнетизм Предыдущая: Эксперименты Ампера Магнитные поля, как и электрические поля, полностью суперпозиционный .
Так что если
поле создается током, протекающим по некоторой цепи,
и поле создается током, протекающим через другой
цепи, тогда когда токи и протекают по обеим цепям
одновременно генерируемое магнитное поле
.Это верно во всех точках космоса. | (156) |
Это следует из уравнения.(152), что справедливо как для сплошных, так и для коротких проводов.
тестовые провода. Сила, действующая на второй провод, направлена радиально внутрь в сторону
первый провод. Напряженность магнитного поля на первом проводе из-за
ток, протекающий по второму проводу, равен
. Это поле
ориентирован под прямым углом к первому проводу, поэтому сила на единицу длины, действующая
на первом проводе равно и противоположно действующему на втором проводе,
согласно формуле. (152). Уравнение (156) называется закон Ампера .Между прочим, уравнение. (156) является основой официального определения СИ для ампер , что составляет:
Один ампер — это величина тока, который при протекании через каждый из двух длинных параллельных проводов на расстоянии одного метра друг от друга приводит к силе между проводами ровно N на метр длины.Мы видим, что константа не случайно имеет числовое значение точно . Система единиц СИ основана на четырех стандартных единицах измерения: метр , килограмм , второй и ампер .
Следовательно, система СИ является
когда-то упоминается как система MKSA. Все остальные единицы могут быть получены
из этих четырех стандартных единиц. Например, кулон эквивалентен
ампер-секунда. Вам может быть интересно, почему ампер является эталоном
электрическая единица, а не кулон, поскольку последняя единица
явно более фундаментальный, чем предыдущий. Ответ прост. Это очень сложно
точно измерить заряд, тогда как точно измерить электрическую
Текущий. Ясно, что стандартную единицу имеет смысл определять в терминах
чего-то, что легко измерить, а не того, что
трудно измерить.Далее: Сила Лоренца Up: Магнетизм Предыдущая: Эксперименты Ампера Ричард Фицпатрик 2007-07-14
ампер: Введение | NIST
Первые 10 миль линии электропередачи Макнари — Джон Дэй, шоссе 14, штат Вашингтон. Линии электропередачи обычно имеют высокое напряжение, до 750 000 вольт, но относительно низкие токи, до 1000 ампер.
Кредит: Энергетическое управление Бонневилля / Министерство энергетики
Ампер (А), основная единица измерения электрического тока в системе СИ, является привычной и незаменимой величиной в повседневной жизни. Он используется для определения потока электричества в фенах (15 ампер для модели мощностью 1800 ватт), удлинителях (обычно от 1 до 20 ампер), домашних автоматических выключателях (от 15 до 20 ампер для одной линии), дуговой сварке ( примерно до 200 ампер) и более. В повседневной жизни мы испытываем широкий диапазон токов: светодиодная лампа, эквивалентная 60 Вт, потребляет небольшую долю ампер; молния может выдержать 100 000 ампер и более.
468-пиксельный криогенный светодиодный картограф для сверхпроводящих детекторов фотонов. Светодиоды очень энергоэффективны; токи для маленького светодиода могут составлять всего несколько тысячных ампер.
Ампер является всемирно признанной единицей измерения с 1908 года и со временем измеряется с все более высокой точностью, в последнее время до нескольких десятимиллионных долей.
Но определить ампер в лучшем случае было проблематично.До 2019 года его официальное определение — общая версия эксперимента, проведенного французским ученым Андре-Мари Ампером в 1820-х годах — указывало на полностью гипотетическую ситуацию:
Ампер — это тот постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с ничтожно малым круглым поперечным сечением и помещать на расстоянии 1 метра в вакууме, создавал бы между этими проводниками силу, равную 2 x 10 — 7 ньютонов на метр длины.
Поскольку бесконечно длинные провода и вакуумные камеры, как правило, были недоступны, ампер не мог быть физически реализован в соответствии с его собственным определением, хотя его можно было с большими трудностями приблизительно определить в лаборатории. Столь же неудовлетворительным было то, что усилитель, хотя и имел электрическую величину, определялся в механических терминах. Ньютон (единица силы в системе СИ, кг • м / с 2 ) был получен из единицы массы системы СИ: килограмма, хранящегося в Севре, Франция.
Его значение массы менялось со временем, что ограничивало точность производных единиц.
Гроза в Санта-Фе в 2013 году. Обычные молнии могут переносить электрический ток 100 000 ампер и более.
Кредит: Ю. Ральченко / NIST
Однако в ноябре 2018 года было одобрено новое определение ампера вместе с тремя другими базовыми единицами СИ: килограммом (массой), кельвином (температурой) и моль (количеством вещества).Начиная с 20 мая 2019 года, ампер основан на фундаментальной физической константе: элементарном заряде (е), который представляет собой количество электрического заряда в отдельном электроне (отрицательный) или протон (положительный).
Ампер является мерой количества электрического заряда , движущегося в единицу времени , то есть электрического тока. Но количество электрического заряда само по себе , независимо от того, движется он или нет, выражается другой единицей СИ, кулоном (Кл).
Один кулон равен примерно 6.241 x 10 18 электрических зарядов ( e ). Один ампер — это ток, при котором один кулон заряда проходит через заданную точку за 1 секунду.
Вот почему средняя молния несет около 5 кулонов заряда, даже если ее ток может составлять десятки тысяч ампер. Разница в этих числах возникает из-за того, что удар молнии длится всего несколько десятков миллисекунд (тысячных долей секунды).
Микросхема одноэлектронного транспорта (SET), которая может использоваться для подсчета электронов в переопределенном амперах.
Кредит: NIST
Определение ампера исключительно с точки зрения элементарного заряда e можно рассматривать как своего рода результат «хорошие новости — плохие новости». С одной стороны, он четко определяет усилитель в терминах только одного инварианта природы, которому было присвоено точное фиксированное значение во время переопределения.
После этого прямые измерения ампер превратились в подсчет прохождения отдельных электронов в устройстве с течением времени.
С другой стороны, e почти невообразимо мал — около десятой миллиардной миллиардной величины заряда в токе в 1 ампер, который проходит через заданную точку за 1 секунду. Измерение отдельных электронов, прошедших точку, является технически сложной задачей, и основная задача ученых состоит в том, чтобы получить ток отдельных электронов, который можно регулярно измерять и использовать в качестве эталона.
Итак, хотя новое определение наконец поставило ампер на более рациональную основу, оно ставит новые и серьезные проблемы для науки об измерениях.
Перевести килоампер-виток [кАт] в ампер [А] • Конвертер магнитодвижущей силы • Магнитостатика, магнетизм и электромагнетизм • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц
Конвертер длины и расстоянияМассовый преобразовательОбъем сухого вещества и общие измерения для приготовления пищиКонвертер площади Конвертер напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный конвертер скорости и скоростиКонвертер угловой эффективности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и скорости вращения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер момента Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) S Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер теплового расширенияКонвертер теплового сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер плотности потока Конвертер массового расхода Конвертер массового расхода Конвертер раствора Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного пара Конвертер скорости передачи водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофона От мощности (диоптрии) к фокусной длине Конвертер оптической мощности (диоптрий) в увеличение (X )Преобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь объемной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и удельной проводимостиПреобразователь электрического сопротивления Конвертер американского калибра проводовПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и других единицахПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности полной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массы Периодическая таблица
Визуализация магнитного поля индуктора, создающего магнитодвижущую силу 100 At
Обзор
Ферритовый магнит
Магнитодвижущая сила — это физическая величина что характеризует способность электрических токов создавать магнитный поток вокруг проводников с током.Он присутствует в ситуациях, когда электрический ток проходит через катушку для создания магнитодвижущей силы.
Он измеряется как количество электрического тока, протекающего через катушку индуктора или электромагнита, и оно пропорционально общему количеству витков, через которые проходит ток. Его также иногда называют разностью магнитных потенциалов.
Никелированные неодимовые магниты от жесткого диска
Многие считают это эквивалентом электродвижущей силы в электрических цепях.В СИ магнитодвижущая сила измеряется в амперах (А). Часто он измеряется в ампер-витках (Ат). Альтернативная единица измерения магнитодвижущей силы в CGS — это гильберта (G).
Постоянные магниты
Есть только несколько материалов природного происхождения, которые обладают магнитными свойствами сами по себе, без применения к ним электричества для превращения их в электромагниты. Один из них — магнетит. На самом деле он сделан из магнетита, но не каждый кусок магнетита является магнитом, потому что не весь магнетит является магнитным.Чтобы стать магнитом, магнетит сначала нужно намагнитить. Мы не знаем наверняка, что намагничивает магнитный камень в природе, но некоторые полагают, что он намагничивается молнией, потому что магнитный камень находится ближе к поверхности Земли, а магнетит может быть найден погребенным глубже. В наши дни постоянные магниты, которые мы используем, чаще всего изготавливаются из сплавов. Самые сильные магниты сделаны из редкоземельных металлов, таких как неодим (Nd 2 Fe 14 B).
Электромагниты
Электромагниты в шаговом двигателе
Для создания магнитного поля нам нужен только провод, по которому течет электрический ток.Провода, которые не наматываются в катушки, обычно создают слабые магнитные поля, но если мы введем катушки, мы сможем усилить магнитное поле и увеличить магнитодвижущую силу. Как мы уже обсуждали, магнитодвижущая сила увеличивается с увеличением числа витков, поэтому чем больше витков, тем сильнее магнитное поле. Мы называем эти типы магнитов электромагнитами .
Использование электромагнитов над постоянными магнитами имеет большое практическое преимущество, потому что мы можем включать и выключать эти магниты по желанию.Это очень полезно, потому что дает нам контроль над тем, как и когда использовать магнит. Например, если мы используем очень мощный электромагнит для подъема и перемещения старых автомобилей на свалке, мы можем легко активировать магнит при подъеме и перемещении автомобиля, но затем выключить его, когда мы хотим освободить автомобиль.
Эксперимент с двумя простыми электромагнитами, сделанными из двух гвоздей и отрезков проволоки длиной 25 и 90 см каждый. Одинаковый ток 1 А протекает через каждый из электромагнитов с 20 и 90 витками провода.Магнитодвижущая сила первого магнита составляет 25 витков × 1 А = 25 Ат (ампер-витков), а магнитодвижущая сила второго электромагнита составляет 90 Ат. Мы видим, что первый электромагнит может удерживать только одну гайку, а второй — 6 гаек. Правое изображение показывает визуализацию магнитного поля этого электромагнита с использованием железных опилок
Примеры магнетизма и использования магнитодвижущей силы
Магнетизм широко используется в нашей повседневной жизни, и было бы невозможно получить большинство наших современных удобств без Это.Давайте посмотрим на несколько примеров его использования.
Одно из первых применений магнитов было для навигации. У нас нет точной информации о том, когда был создан первый компас, но мы знаем, что естественный постоянный магнит, магнит, использовался для навигации еще в 12 веке, хотя многие историки считают, что он использовался намного раньше. . Первоначально магнит был подвешен таким образом, чтобы он мог вращаться, но позже его использовали для намагничивания железной иглы.
Магнитный компас (вверху справа) и гирокомпас (внизу слева) в кабине небольшого самолета Cessna
Конструкция компаса претерпела множество изменений, пока не превратилась в компас, который мы знаем сегодня. Одно из улучшений заключалось в том, чтобы стабилизировать стрелку в динамической среде движущегося корабля и предотвратить ее ненужное вращение, вызванное рысканием, креном и креном корабля. Это одна из причин, по которой в компасах иногда используют жидкость. В противном случае используется специальное крепление, известное как подвесное крепление.Это позволяет внутренней части компаса оставаться относительно устойчивой, в то время как внешняя «оболочка» вращается вместе с окружающей средой. Обычная конструкция карданного подвеса имеет три поворотных кардана, причем два внешних кардана вращаются, позволяя внутреннему кардану оставаться устойчивым относительно горизонта. Другим необходимым усовершенствованием было предотвращение того, чтобы металлическая конструкция корабля мешала работе намагниченной иглы.
Магнитный компас имеет два основных недостатка: он указывает направление магнитного полюса, а не истинный полюс Земли; он чрезвычайно чувствителен к внешним магнитным полям, например, к металлическим частям корабля (хотя есть улучшения, которые делают его менее чувствительным, как мы обсуждали выше).«Моторизованные компасы», то есть гирокомпасы, лишены этих недостатков. Гирокомпасы установлены на подвесе и содержат гироскоп, который вращается с помощью двигателя, который, в свою очередь, использует магнитодвижущую силу для вращения своего ротора. Хотя и у гирокомпаса есть свои недостатки.
На транспорте
Одно из интересных применений магнитодвижущей силы — в поездах на магнитной подвеске. Это имя не относится к имени изобретателя, хотя и звучит так.Фактически, это сокращение от слов mag netic lev itation. В некотором смысле мы можем думать о поездах на магнитной подвеске как о летающих поездах, потому что магнитные поля, генерируемые на рельсах и на теле поезда, заставляют поезд отталкиваться и / или притягиваться к рельсам, таким образом поднимая поезд над рельсами. . Магнитодвижущая сила также используется для продвижения поезда вперед. Такая конструкция привлекательна тем, что позволяет перемещаться с высокой скоростью. Он также устраняет трение и предотвращает структурный износ поезда и частей пути, который обычно вызывается трением.Хотя, несмотря на минимальные затраты на техническое обслуживание, строительство этих поездов и путей в настоящее время обходится дороже.
Существует несколько типов поездов на магнитной подвеске и рельсовых систем, которые различаются между монорельсовыми и двойными рельсами, а также по механизму работы. В настоящее время используются два типа: системы электромагнитной подвески (EMS) и системы электродинамической подвески (EDS).
Системы EMS имеют электромагниты, ориентированные на рельсовый путь. Обычно часть поезда с магнитами закручивается вокруг рельсов, а магниты находятся в нижней части кривой и обращены вверх к рельсам.Эти системы менее динамически устойчивы из-за своей конструкции и требуют наличия системы коррекции, чтобы гарантировать, что расстояние между путями и парящим поездом остается постоянным. С другой стороны, их конструкция позволяет этим поездам на магнитной подвеске левитировать даже на низких скоростях.
Пара редкоземельных магнитов в пробирке над большим кольцевым магнитом.
Системы EDS могут иметь либо электромагниты, либо постоянные магниты, как на поезде, так и на направляющих. Магнитное поле используется для удержания поезда на желаемом расстоянии относительно пути, а также для продвижения его вперед.Эти системы динамически устойчивы и не требуют постоянной корректировки расстояния от трассы. Недостатком систем EDS является то, что поезда на магнитной подвеске могут левитировать только после того, как они достигли определенной скорости (более 30 км / час), и им необходимы колеса или движущийся путь для работы на более низких скоростях. Как мы обсуждали ранее, это вызывает структурный износ и увеличивает затраты на техническое обслуживание.
Поезда Maglev требуют собственной инфраструктуры из-за их конструкции, и первоначальные затраты на строительство новых путей могут быть высокими, особенно в густонаселенных районах, из-за стоимости недвижимости в таких районах и потенциальной необходимости расчистки места для это новая инфраструктура.Также необходимо иметь систему резервных колес на случай отключения электричества, чтобы пассажиры могли безопасно перемещаться. Это особенно актуально, если трасса приподнятая. С другой стороны, по сравнению с обычными поездами, поезда на магнитной подвеске меньше подвержены влиянию погодных условий, что делает их более надежными, если только погодные нарушения не вызывают отключения электроэнергии.
Основным источником потребления энергии является преодоление сопротивления воздуха. Поезда на магнитной подвеске, как правило, более энергоэффективны на более высоких скоростях, что делает более целесообразным использование этих систем для поездок на дальние расстояния.В настоящее время по всему миру используется несколько систем, в том числе в Шанхае, Китае, Японии и Южной Корее. Есть также несколько тестовых треков, и было несколько тестовых и эксплуатационных проектов, которые больше не используются, в том числе в Великобритании и Германии.
Интересные свойства магнитов
Земля как магнит
Земля сама по себе представляет собой гигантский магнит. Он не очень мощный по сравнению со многими другими магнитами, но, тем не менее, важен. Он защищает Землю от солнечного ветра, который в противном случае повредил бы атмосферу Земли.
Благодаря этому магнетизму мы можем перемещаться по компасу. Считается, что твердое внутреннее ядро Земли состоит из сплавов железа с высокой проводимостью. Жидкое внешнее ядро, которое окружает твердый сердечник, также состоит из жидкостей с высокой проводимостью, которые перемещаются за счет теплового потока внутри сердечника. Это движение превращает Землю в электромагнит.
Аврора
Полярное сияние можно увидеть в высокоширотных регионах, где магнитное поле Земли наиболее сильно.Североморск, Россия
Полярное сияние или северное сияние возможно благодаря магнитным полям Земли. Частицы солнечного ветра, в основном в форме протонов и электронов, взаимодействуют с молекулами и атомами газов в атмосфере Земли. Возникающее в результате возбуждение и возвращение к нормальному состоянию приводит к тому, что они излучают свет. Эти частицы во время отображения полярных сияний концентрируются вдоль линий магнитного поля, и, поскольку эти линии более близки друг к другу вокруг северного и южного магнитных полюсов, сходясь на полюсах, полярное сияние более выражено вокруг полюсов.
Исследователи предполагают, что кошки и голуби могут найти дорогу домой с помощью магнитного поля Земли (ни голуби, ни кошки не пострадали при съемке этой фотографии)
Северное полярное сияние называется северным полярным сиянием, а северное сияние — северным полярным сиянием. Южный полюс — северное сияние. Напомним, что северный и южный магнитные полюса не пересекаются с фактическими географическими Северным полюсом и Южным полюсом Земли, они смещены от географических полюсов и постоянно перемещаются.Из-за этого смещения географические места, где можно увидеть полярное сияние, не определяются широтой. На широтах ближе к экватору можно увидеть полярное сияние в некоторых областях той же широты (например, в Торонто, Онтарио, Канада на 44 ° с.ш.), но невозможно увидеть его в других регионах той же широты (Ялта , Крым, Россия на 44 ° с.ш.). Вы можете представить себе это явление, представив, что Земля носит красочный головной убор, связанный с полярным сиянием, но вместо того, чтобы носить его прямо на макушке, как обычная шляпа, она носит его под наклоном, как берет.Только области под этим «беретом» имеют полярные сияния.
Магнитоцепция
Некоторые животные могут ощущать магнитное поле Земли и перемещаться, используя это чувство. Это явление известно как магнитоцепция. Исследования в этой области находятся на предварительной стадии, но в настоящее время исследователи проводят эксперименты по определению механизма магнитоцепции у различных видов, таких как дрозофилы, птицы, мыши, некоторые виды летучих мышей и даже более крупных млекопитающих, таких как лисы и олени.Некоторые из этих исследований предполагают, что животные могут ориентироваться и находить свой дом с помощью магнитоцепции, в то время как другие исследования показывают, что некоторые животные демонстрируют выравнивающее поведение, которое соответствует направлению магнитного поля Земли. Однако следует отметить, что большая часть этих исследований неубедительна, а некоторые исследования, подтверждающие магнитоцепцию у различных животных, еще не были воспроизведены.
Магнитные дипольные системы
Акулы также могут ощущать магнитное поле Земли
Мы говорим о магнитах как о дипольных системах.Это означает, что у каждого магнита есть северный и южный полюс. Если разделить магнит пополам, у него все равно будет северный и южный полюсы. Одинаковые полюса двух магнитов отталкиваются друг от друга, а противоположные полюса притягиваются. Интересно, однако, что полюса Земли, которая сама по себе является гигантским магнитом, как мы обсуждали ранее, на самом деле неправильно обозначены. Северный полюс магнита притягивается к Северному полюсу Земли, а это означает, что Северный полюс Земли фактически является южным полюсом магнита, которым и является Земля.
Магнитный кислород
Кислород действительно магнитен, когда находится в твердом состоянии. Это свойство очень интересно, хотя практического применения в быту мало. Это связано с тем, что для затвердевания кислорода нам необходимо понизить его температуру как минимум до -218,79 ° C. В качестве альтернативы мы можем добиться того же результата при комнатной температуре, но под давлением. В твердом состоянии кислород также меняет цвет, который, в зависимости от стадии, может варьироваться от голубого до оранжевого, красного, черного и металлического.
Униполярный двигатель DIY
Униполярный двигатель с подвесным ротором
Давайте теперь создадим простой двигатель, который использует магнитодвижущую силу для своего вращения. Тип двигателя, который мы производим, называется униполярным двигателем , и, хотя он не имеет большого практического применения, он очень прост в изготовлении и является прекрасным примером магнитодвижущей силы в действии.
Чтобы сделать это, нам понадобится аккумулятор, кусок провода, винт, круглый редкоземельный магнит и некоторые другие небольшие магниты, которые в основном используются для утяжеления и устойчивости установки.Мы также можем использовать вертушку или другой инструмент, который помогает нам легко видеть, что двигатель движется. Здесь мы сделали два таких мотора, и тот, который обращен вниз вместе с вертушкой, очень простой.
Униполярный двигатель со стоячим ротором и дополнительным магнитом
Сначала прикрепляем к винту редкоземельный магнит. Затем мы добавляем еще несколько магнитов к нижней части редкоземельного магнита, чтобы сделать наш двигатель тяжелее и легче стабилизировать. Затем прикрепляем вертушку к магнитам внизу.Теперь нам нужно создать магнитное поле с помощью проволоки. Присоединяем один конец провода к отрицательному полюсу аккумулятора. Для этого удобно использовать ленту. Затем прикоснемся другим концом провода к стороне редкоземельного магнита внизу. Виола, у нас мотор начинает крутиться!
Это легко сделать дома. Редкоземельные магниты можно найти в строительном магазине. Другие магниты можно найти в отделе ремесел долларового магазина, а остальные предметы вы также можете найти в долларовом магазине.Конечно, вы можете найти все на ebay.com. Вам не нужно использовать вертушку, если у вас ее нет, вы сможете увидеть, что винт вращается даже без него. Вы также можете сделать пропеллер или другую форму из проволоки и прикрепить его к нижним магнитам. Некоторые люди делают из проволоки куклы и фигурки животных. Если вы ищете униполярные двигатели своими руками, в Google Images и на YouTube есть много примеров.
Второй двигатель, который обращен вверх, использует магнит над вертушкой для баланса, чтобы ротор был направлен вверх.Нижний магнит также используется для поддержки двигателя. Как только вы поймете основную идею создания униполярного двигателя, вы сможете экспериментировать с различными конструкциями. Возможно, вы даже сможете найти для этого двигателя какие-нибудь полезные практические применения!
Список литературы
Эту статью написала Катерина Юрий.
Конвертер единиц измерения статьи отредактировал и проиллюстрировал Анатолий Золотков.
У вас есть трудности с переводом единиц измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.
Расчеты для преобразователя Magnetomotive Force Converter выполняются с использованием математических расчетов с unitconversion.org.
PHYS207H Учебные советы
PHYS207H Учебные советышт.
Механика
|
Электричество и магнетизм
|
Примечание по единицам СИ
Основные единицы СИ — метр, килограмм, секунда, ампер, (градус) кельвин, и кандела.Все остальные единицы являются производными от этих шести.
|
Магнитодвижущая сила — обзор
Приложение 4.B Зависимость колебаний асинхронного двигателя 2f, 4f, 6f и 8f от гармоник магнитного потока в воздушном зазоре
Плотность магнитного потока в воздушном зазоре двигателя получается как произведение магнитной проницаемости и магнитодвижущей силы (ммс). развиваемые токами в обмотках. Пренебрегая пазами на статоре и роторе, которые не влияют на магнитные силы 2f, 4f, 6f или 8f (f — частота питания), проницаемость воздушного зазора можно считать постоянной, P 0 .
Первые несколько гармоник потока из-за обмотки статора mmf, называемые пространственными гармониками или гармониками фазового ремня, равны
(4.B.1) B = P0 (mmf)
(4.B.2) = P0 [F1−1cos (pθ − ω0t) + F5−1cos (5pθ + ω0t) + F7−1cos (7pθ − ω0t) + ..
, где
p = количество пар полюсов двигателя
θ = смещение вдоль отверстия статора в радианах
ω 0 = 2πf
f = частота электропитания
t = время в секундах
F ab = a- -я пространственная гармоника обмотки статора m.м.ф. за счет b-й временной гармоники тока. (a = 1 обозначает основную частоту).
В условиях насыщения следующие гармоники магнитного потока должны быть добавлены к указанному выше полю плотности потока (Liwschitz 1942):
(4.B.3) B = B3cos (3pθ −3ω0t) + B5cos (5pθ − 5ω0t) + B7cos (7pθ − 7ω0t) +…
Эти гармоники насыщения распространяются на 3,5,7,… длины волн, когда основная гармоника перемещается только на одну длину волны. Гармоники насыщения движутся «синхронно»; они не меняют своего положения по отношению к основному или друг к другу.
Полное магнитное поле в воздушном зазоре тогда будет:
(4.B.4) B = P0 [F1-1cos (pθ-w0t) + F5-1cos (5pθ + ω0t) + F7-1cos (7pθ- 7ω0t) + B3cos (3pθ − 3ω0t) + B5cos (5pθ − 5ω0t) + B7cos (7pθ-7ω0t) + члены более высокого порядка
Как показано в предыдущем разделе, распределение магнитной силы можно аппроксимировать B 2 / (2μ 0 ), где μ 0 — проницаемость пространства.
Процесс возведения в квадрат для получения силы дает квадрат каждого отдельного члена и перекрестное произведение каждой пары членов.Всего 42 члена получается из Уравнения (4.B.4) для B, когда соотношение
(4.B.5) cos (a) cos (b) = 12 [cos (a + b) + cos (ab )]
. В таблице 4.B.1 перечислены все результирующие 42 гармоники магнитной силы, их частота (кратная f, частота сети) и количество силовых полюсов (в единицах p, количество пар полюсов двигателя). В таблице также указано происхождение каждого из терминов магнитной силы (т. Е. Комбинация терминов магнитного потока дает каждый компонент силы).
Разделение наиболее важных компонентов силы:
(4.B.6) Сила = + σ2fcos (2pθ + 2ω0t) + σ4fcos (2pθ + 4ω0t) + σ6fcos (2pθ + 6ω0t) + σ8fcos (2pθ + 8ω0t) + другие -термс
где σ — амплитуда соответствующей составляющей магнитной силы.
Уравнение (4.B.6) показывает, что самые сильные частоты колебаний, включая гармоники насыщения, следующие:
2f (120 Гц), с парами силовых полюсов 2p, 4p, 8p, 10p и 14p. ;
4f (240 Гц.), с парами силовых полюсов 2p, 4p и 10p;
6f (360 Гц), с парами силовых полюсов 0, 6 и 12 полюсов;
8f (480 Гц), с парами силовых полюсов 2p, 8p и 14p;
для частоты сети 60 Гц.
В таблице 4.B.1 показано происхождение этих терминов, обозначенных звездочкой * . Таблица читается следующим образом: знак √ указывает на две составляющие плотности потока, которые в совокупности создают составляющую силы, описанную в двух столбцах слева.Две метки √ в одном поле означают, что результирующая составляющая силы создается квадратом указанного члена плотности потока.
Если в роторе и статоре будут учтены пазы, временные гармоники от источника питания, смещения ротора и некруглости ротора и / или статора будут учтены, а также появятся дополнительные компоненты силы. Информация об анализе этих эффектов содержится в ссылках Alger (1954; 1970), Ellison and Yang (1971), Yang and Timar (1980) и Yang (1981; 1988).
0-полюсная парная силовая волна на 6f уникальна, поскольку она создается двумя волнами магнитного потока, распространяющимися в противоположных направлениях.В радиальном направлении эта силовая волна развивает «дышащий» или равномерный режим расширения / сжатия отклонения. Однако более важным следствием 0-полюсной силовой волны является создание крутильных колебаний из-за чередования полюсов встречно бегущих волн от потоков насыщения и пространственных гармоник.
Определение ампера в физике.
Примеры ампер в следующих темах:
Магнитная сила между двумя параллельными проводниками
- Сила между токоведущими проводами используется как часть рабочего определения ампер .
- Для параллельных проводов, расположенных на расстоянии одного метра друг от друга, каждый из которых несет один ток ампер , сила на метр составляет:
- Между прочим, это значение лежит в основе рабочего определения ампер .
- Это означает, что один ток ампер через два бесконечно длинных параллельных проводника (разделенных одним метром в пустом пространстве и свободном от любых других магнитных полей) вызывает силу 2 × 10-7 Н / м на каждый провод.
Измерения тока и напряжения в цепях
- где I — ток через проводник в ампер, , V — разность потенциалов, измеренная на проводнике в вольтах, а R — сопротивление проводника в омах (Ом).
- Чтобы решить эту проблему, достаточно подставить указанные значения в закон Ома: I = 1,5 В / 5 Ом; I = 0,3 ампер .
Обзор электрического тока
- Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836).
- Поскольку I = ΔQ / Δt, мы видим, что ампер составляет один кулон в секунду:
- ампер — это поток одного кулона через область за одну секунду.
Правило перекрестка
- Этот закон основан на сохранении заряда (измеряется в кулонах), который является произведением тока ( ампер, ) и времени (секунды).
Конденсатор с параллельными пластинами
- Конденсаторы ограничены в своей способности предотвращать перетекание заряда с одной проводящей поверхности на другую; их способность удерживать заряд измеряется в фарадах (Ф), которые, среди прочего, определяются как 1 ампер, -секунда на вольт, один джоуль на квадратный вольт и один кулон на вольт.
Электродвигатели
- где F — сила (в ньютонах, Н), I — ток в проводе (в ампер, , A), L — длина провода, находящегося в магнитном поле (в м), а B — напряженность магнитного поля (в теслах, Тл).
Приложения
- Подставляя значения сопротивления и ЭДС из рисунка на диаграмме и отменяя единицу ампер дает:
Использование энергии
- Электрическая мощность в ваттах, производимая электрическим током I, состоящим из заряда Q кулонов каждые t секунд, проходящего через разность электрических потенциалов (напряжений) V, составляет $ P = \ frac {QV} {t} = IV $, где Q — электрический заряд в кулонах, t — время в секундах, I — электрический ток в ампер, , а V — электрический потенциал или напряжение в вольтах.
Вольтметры и амперметры
- Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (A).
Электрические токи и магнитные поля
- , где магнитное поле интегрировано по кривой (окружность провода), что эквивалентно интегрированию плотности тока (в ампер, на квадратный метр, Am-2) по площади поперечного сечения провода (которая равна постоянная проницаемости, умноженная на приложенный ток Ienc).