A tudós először kísérletet tett arra is, hogy tulajdonságaik összehasonlítása alapján osztályozza a kémiai elemeket. De nem ezek az önmagukban érdekes tanulmányok, és nem az ő matematikai munkái tették híressé Ampere nevét. Az elektromágnesesség területén végzett kutatásainak köszönhetően a tudomány klasszikusává és világhírű tudósává vált. 1820-ban a dán fizikus G.-H. Oersted felfedezte, hogy az áramot szállító vezető közelében egy mágneses tű eltér. Így fedezték fel az elektromos áram figyelemre méltó tulajdonságát - a mágneses mező létrehozását. Ampere részletesen tanulmányozta ezt a jelenséget. A mágneses jelenségek mibenlétének új szemlélete egész kísérletsorozat eredményeként merült fel benne. Már a kemény munka első hetének végén nem kisebb jelentőségű felfedezést tett, mint Oersted - felfedezte az áramlatok kölcsönhatását. Megállapította, hogy két párhuzamos vezeték, amelyeken azonos irányú áram folyik, vonzza egymást, és ha az áramok iránya ellentétes, a vezetékek taszítják. Ampere ezt a jelenséget az áramokat létrehozó mágneses mezők kölcsönhatásával magyarázta. A vezetékek árammal és mágneses mezőkkel való kölcsönhatását ma már villanymotorokban, elektromos relékben és számos elektromos mérőműszerben alkalmazzák. Ampere azonnal jelentette az eredményeket az Akadémiának. Egy 1820. szeptember 18-án közölt jelentésében bemutatta első kísérleteit, és a következő szavakkal zárta őket: „Ezzel kapcsolatban minden mágneses jelenséget tisztán elektromos hatásokra redukáltam.” Egy szeptember 25-i értekezleten továbbfejlesztette ezeket az ötleteket, és olyan kísérleteket mutatott be, amelyekben az áram körül áramló tekercsek (szolenoidok) mágnesként kölcsönhatásba léptek egymással. Ampere új gondolatait nem minden tudós értette meg. Néhány kiváló kollégája szintén nem értett egyet. A kortársak azt mondták, hogy Ampere első jelentése után a vezetők és az áram kölcsönhatásáról a következő furcsa epizód történt. „Pontosan mi az új abban, amit elmondott nekünk? - kérdezte az egyik ellenfele Amperét. „Magától értetődő, hogy ha két áram hat egy mágnestűre, akkor egymásra is. Aliper nem talált azonnal választ erre az ellenvetésre. De ekkor Arago a segítségére sietett. Kivett két kulcsot a zsebéből, és azt mondta: „Mindegyik hatással van a nyílra is, de nincs hatással egymásra, ezért a következtetésed téves. Ampere lényegében egy új jelenséget fedezett fel, sokkal nagyobb jelentőséggel, mint az általam tisztelt Oersted professzor felfedezése. 182 Tudományos ellenfelei támadásai ellenére. Ampere folytatta kísérleteit. Úgy döntött, hogy megkeresi az áramok kölcsönhatásának törvényét egy szigorú matematikai képlet formájában, és megtalálta ezt a törvényt, amely most az ő nevét viseli. Így Ampere munkájában lépésről lépésre egy új tudomány nőtt fel - az elektrodinamika, amely kísérleteken és matematikai elméleten alapul. Ennek a tudománynak az összes alapgondolata, ahogy Maxwell fogalmazott, két hét alatt lényegében „az elektromosság Newtonjának fejéből jött ki”. 1820 és 1826 között Ampere számos elméleti és kísérleti munkát publikált az elektrodinamikáról, és az Akadémia fizika tanszékének szinte minden ülésén jelentést tartott erről a témáról. 1826-ban jelent meg utolsó klasszikus műve, „Az elektrodinamikai jelenségek elmélete, kizárólag a tapasztalatból következtetve”. A könyv munkája nagyon nehéz körülmények között zajlott. Az egyik ekkor írt levélben. Ampere így számolt be: „Kénytelen vagyok ébren maradni késő este... Mivel megterheltek két előadási kurzust, nem akarom teljesen feladni a feszültségvezetőkkel és mágnesekkel kapcsolatos munkámat. ”
10. témakör MÁGNESES MEZŐBEN MOZGÓ TÖLTÉSEKRE HATÓ ERŐK.
10.3. Mágneses tér hatása áramvezető keretre. 10.4. Mágneses mennyiségek mértékegységei. 10.5. Lorentz erő.
10.6. Hall hatás.
10.7. A mágneses indukciós vektor keringése.
10.8. A szolenoid mágneses tere.
10.9. Egy toroid mágneses tere.
10.10. Az áramot vezető vezető mágneses térben történő mozgatásának munkája.
10.1. Ampere törvénye.
1820-ban A. M. Amper kísérleti úton megállapította, hogy két áramvezető vezető erővel kölcsönhatásba lép egymással:
F = k | I 1I 2 | |||
ahol b a vezetők közötti távolság, аk az arányossági együttható mértékegységrendszertől függően.
Az Ampere-törvény eredeti kifejezése nem tartalmazta a mágneses teret jellemző mennyiséget. Aztán rájöttünk, hogy az áramok kölcsönhatása mágneses mezőn keresztül megy végbe, ezért a törvénynek tartalmaznia kell a mágneses tér jellemzőit.
A modern SI-jelölésben az Ampere-törvény a következő képlettel fejeződik ki:
Ha a mágneses tér egyenletes és a vezető merőleges a mágneses erővonalakra, akkor
ahol I = qnυ dr S – S keresztmetszetű vezetéken átmenő áram.
Az F erő irányát a vektorszorzat iránya vagy a balkéz szabály (ami ugyanaz) határozza meg. Az ujjainkat az első vektor irányába irányítjuk, a második vektornak be kell lépnie a tenyérbe, és a hüvelykujj mutatja a vektorszorzat irányát.
Az Ampere-törvény a sebességtől függő alapvető erők első felfedezése. Az erő a mozgástól függ! Ilyen még nem fordult elő.
10.2. Két párhuzamos végtelen vezető kölcsönhatása árammal.
Legyen b a vezetők közötti távolság. A problémát így kell megoldani: az egyik I 2 vezető mágneses teret hoz létre, a második I 1 ebben a mezőben van.
Mágneses indukció, amelyet az I 2 áram generál tőle b távolságban:
B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)
Ha I 1 és I 2 egy síkban fekszenek, akkor a B 2 és I 1 közötti szög egyenes, ezért
sin (l ,B ) =1 akkor az I áramelemre ható erő 1 dl | |||||||||
F21 = B2 I1 dl= | µ0 I1 I2 dl | ||||||||
2 πb | |||||||||
A vezető minden hosszegységére van erő | |||||||||
F 21 egység= | I1 I2 | ||||||||
(természetesen az első vezető oldaláról pontosan ugyanaz az erő hat a másodikra). A keletkező erő egyenlő ezen erők egyikével! Ha ez a két vezető az
befolyásolják a harmadikat, akkor a B 1 és B 2 mágneses tereiket vektorosan össze kell adni.
Az I áramú keret egyenletes B mágneses térben van, α az n és B közötti szög (a normál iránya a gimlet-szabály szerint összefügg az áram irányával).
Az l hosszúságú keret oldalára ható ampererő egyenlő:
F1 = IlB(Bl).
Ugyanez az erő hat az l hosszúság másik oldalán is. Az eredmény egy „pár erő” vagy „nyomaték”.
M = F1 h = IlB bsinα,
ahol h kar = bsinα. Mivel lb = S a keret területe, akkor írhatunk
M = IBS sinα = Pm sinα.
Ide írtuk a mágneses indukció kifejezését:
ahol M az erő nyomatéka, P a mágneses momentum.
A B mágneses indukció fizikai jelentése egy olyan mennyiség, amely számszerűen egyenlő azzal az erővel, amellyel a mágneses tér egy egységnyi hosszúságú vezetőre hat, amely mentén áramlik.
egységáram. B = I F l ; Indukciós méret [B] = A N m. .
Tehát ennek a nyomatéknak a hatására a keret úgy fog forogni, hogy n r ||B . A b hosszúságú oldalakra is hatással van az Amper F 2 ereje - megfeszíti a keretet és így tovább
mivel az erők egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak, a keret nem mozog, ebben az esetben M = 0, stabil egyensúlyi állapot
Ha n és B ellentétes, M = 0 (mivel a kar nulla), ez instabil egyensúlyi állapot. A keret összezsugorodik, és ha egy kicsit elmozdul, azonnal megjelenik
olyan nyomatékot, hogy az n r ||B-re fog fordulni (10.4. ábra).
Inhomogén mezőben a keret elfordul, és egy erősebb mezőbe nyúlik.
Ahogy sejtheti, az Ampere törvénye az áram mértékegységének - az Amper - meghatározásának.
Tehát az Amper egy állandó nagyságú áram, amely két párhuzamos, végtelen hosszúságú és elhanyagolhatóan kis keresztmetszetű egyenes vezetéken halad át, amelyek egy méter távolságra helyezkednek el egymástól vákuumban.
2 10 − 7 N m erőt kelt ezek között a vezetők között.
I1 I2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
ahol dl = 1 m; b = 1 m; I1 | I2 = 1 A; | 2 10− 7 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Határozzuk meg innen µ 0 méretét és értékét: | |||||||||||||||||||||||||||||||||
SI-ben: 2·10 | µ0 = 4π·10 | vagy µ0 = 4π·10 | –7 Gn | ||||||||||||||||||||||||||||||
GHS-ben: µ 0 = 1 | Bio-Savara-Laplace, | egyenes vonalú | áramvezető vezető |
||||||||||||||||||||||||||||||
µ0 I | Megtalálható a mágneses tér indukció mérete: | ||||||||||||||||||||||||||||||||
4 πb | |||||||||||||||||||||||||||||||||
1 T | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy Tesla 1 T = 104 Gauss.
A Gauss a Gauss-féle mértékegységrendszer (GUS) mértékegysége.
1 T (egy tesla egyenlő egy egyenletes mágneses tér mágneses indukciójával, amelyben) 1 Nm nyomaték hat egy lapos áramkörre, amelynek mágneses nyomatéka 1 A m2.
A B mértékegység Nikola Tesla (1856-1943) szerb tudósról kapta a nevét, akinek hatalmas számú találmánya volt.
Egy másik meghatározás: 1 T egyenlő azzal a mágneses indukcióval, amelynél a mágneses fluxus a mező irányára merőleges 1 m2-es területen 1 Wb.
A Wb mágneses fluxus mértékegysége a nevét Wilhelm Weber (1804-1891) német fizikus, a hallei, göttinghami és lipcsei egyetemek professzora tiszteletére kapta.
Ahogy már mondtuk, Az S felületen áthaladó Ф mágneses fluxus a mágneses tér egyik jellemzője (10.5. ábra)
(1775-1836) francia fizikus, matematikus és kémikus
Andre Marie Ampere a klasszikus elektrodinamika megalapítója. Számos fogalmat és kifejezést vezetett be a fizikába: „feszültség”, „áramerősség”, „áram iránya”, „galvanométer”. Ő is előállt magának a galvanométernek az ötletével, amely egy tűn áramló hatáson alapul.
A tudós 1775. január 22-én született egy lyoni kereskedő családjában, és otthon tanult. A fiatalember tudományos hajlamai nagyon korán megnyilvánultak: már 13 évesen elsajátította a differenciálszámítást.
A leendő tudós apjának jó könyvtára volt, és tizennégy éves korában Andre elolvasta D. Diderot és J. D'Alembert híres francia „Enciklopédia” mind a 20 kötetét. a matematika különféle ágai (például játékelmélet, geometria, kúpszelvények), biológia, fizika, geológia, nyelvészet, filozófia és kémia Néhány hét alatt megtanult latinul, hogy eredetiben olvassa el Euler és Bernoulli műveit Tizennyolc éves korára Andrea felsőfokú matematikát és természettudományokat, valamint görögöt és olaszt tanult.
André Marie Ampere élete nagyon nehéz volt. Az 1793-as forradalomban apja is az áldozatok között volt, és guillotine-nal kivégezték. Apja halála nagy megrázkódtatás volt számára. Ettől kezdve a fiatalembernek magának kellett megkeresnie a kenyerét. Magánórákat adott, majd fizikát és kémiát tanított a Bourcan-Brès-i Központi Iskolában. 1803-ban Ampère-t a Lyceum Lyceum matematika és csillagászat tanárává nevezték ki. Miután 1802-ben publikált egy tanulmányt a játékok matematikai elméletéről szóló valószínűségszámításról, 1804-ben felkínálták neki a párizsi École Polytechnique tanári állását, és 1807-ben professzora lett. Ampere 1804 és 1824 között dolgozott ott.
Mielőtt Párizsba távozott, ahol élete második fele telt el, a tudós egy másik eseményt élt át - szeretett felesége halálát. Ebből a sokkból élete végéig nem tudott kilábalni. Ampère-t folyamatosan szerencsétlenségek kísérték: egy sikertelen második házasság, fia, Jean-Jacques Ampère beteljesületlen élete, aki később a francia irodalom egyik híres történészévé vált. A körülötte lévők számára Andre Ampere különös embernek tűnt: szórakozottnak, szűkszavúnak, hiszékenynek, keveset törődik a megjelenésével. Szokása volt az is, hogy közvetlenül elmondja az embereknek, mit gondol róluk.
A. Ampere (1802-1809) első munkáit a valószínűségszámításnak és a differenciálegyenleteknek szentelték, és 1814-ben a Párizsi Tudományos Akadémia tagjává választották. A parciális differenciálegyenletek megoldásával foglalkozó munkák korszakot alkottak a matematika történetében. Amedeo Avogadro Ampere olasz tudóstól függetlenül javasolta a gázok molekulaszerkezetének elméletét, amely jelentős mértékben hozzájárult a kémia fejlődéséhez.
1820-ban Hans Christian Oersted dán fizikus (1777-1851) felfedezte az elektromos áram mágneses terét, amely kapcsolatot teremtett az elektromosság és a mágnesesség között. 1820. szeptember 4-én Dominique François Arago (1786-1853) francia tudós szóbeli beszámolót tartott Oersted kísérleteiről a Párizsi Tudományos Akadémia ülésén, majd a következő ülésen, szeptember 11-én, egy egyszerű installáció összeállításával, bemutatta őket. Ampere érdeklődni kezdett Oersted kísérletei iránt, megismételte azokat, és intenzíven dolgozni kezdett ebben az irányban, kifejlesztve az elektromosság új ágát - az elektrodinamikát. Ő maga épített egy kis laboratóriumi asztalt. Már szeptember 18-án, az Akadémia soron következő ülésén elkészíti az első beszámolót kutatásairól. Ampere megállapította, hogy a mágneses hatás nagysága függ az elektromosság mozgásának intenzitásától. Ennek az intenzitásnak a mérésére a világon először bevezeti az áramerősség fogalmát, melynek mértékegységét - ampert - az ő tiszteletére nevezték el.
1820. szeptember 25-én ismét felment az akadémia tanszékére, és bemutatta híres kísérleteit, amelyek a párhuzamos vezetők és az áram közötti mechanikai kölcsönhatás jelenlétét állapították meg. Olyan törvényt fogalmazott meg, amely az áramlatok kölcsönös irányától függően meghatározza ennek a kölcsönhatásnak a természetét (vonzás vagy taszítás). Ampere ezután levezetett egy képletet két áramelem közötti kölcsönhatási erő kiszámítására.
1820 hátralévő három hónapja során 9 közleményt közöl, amelyek az elektromos áramok kölcsönhatásával kapcsolatos munkájának alapvető eredményeit tartalmazzák. Ezt követően megállapította az elemi mágnes és a köráram egyenértékűségét, és arra a gondolatra jutott, hogy minden mágneses kölcsönhatás a testekben elrejtett, úgynevezett körkörös elektromos molekuláris áramok kölcsönhatására redukálódik. Ampere ezen hipotézise csak a XX. században igazolódott be. Ugyanebben az évben javasolta az elektromágneses jelenségek használatát jelek továbbítására.
1822-ben Andre felfedezte a mágnestekercs mágneses hatását - egy tekercs árammal: az árammal hajtott mágnesszelep egy állandó mágnesnek felel meg. A tudós egy ötletet is előterjesztett, aminek a lényege az volt, hogy a szolenoid mágneses terét úgy erősítsék meg, hogy egy puha vasmagot helyeznek a belsejébe. Így Ampere anélkül találta fel az elektromágnest, hogy tudta volna, így az elektromágnes felfedezésének megtiszteltetése William Sturgeon (1783-1850) angol fizikust illeti 1825-ben.
1824 óta Ampère a párizsi École Normale Supérieure professzoraként dolgozott. Kutatásait 1826-ban „A tapasztalatból levezetett elektrodinamikai jelenségek elmélete” című művében foglalta össze. Ez volt az első, amely bemutatta az áramok kölcsönhatási erejének mennyiségi törvényét, amelyet ma Ampere-törvényként ismernek, amely az elektrodinamika egyik alapvető törvénye volt. Sok fizikus megjegyezte ennek a képletnek az egyetemességét. A tudós felfedezéseit a legpontosabban és legtömörebben az elektromágneses tér elméletének megalapítója, James Clerk Maxwell (1831-1879) írta le, aki Ampere-t az „elektromosság Newtonjának” nevezte.
1829-ben a fizikus feltalálta a kommutátort és az elektromágneses távírót. 1830-ban a Szentpétervári Tudományos Akadémia tagjává választották. Élete utolsó éveiben ismét matematikát, majd tudományfilozófiát kezdett tanulni.
A nagy francia tudós élete hírneve ellenére sem lett könnyebb. Még mindig saját pénzén vásárolt és készített hangszereket. Pénz hiányában kénytelen volt további munkáért könyörögni az egyetemi hatóságoktól. Egyszerre több hónapon keresztül, felhagyva az elektrodinamikai munkával, Ampere tartományi iskolákat vizsgált, tesztelte a diákok tudását különböző tárgyakban, és jelentéseket írt a bútorok, tinta és kréta költségeiről. A hatóságok láthatóan élvezték a lehetőséget, hogy megalázzák a fizikust, de rendkívül szerény ember volt, akit tehetetlensége gyötört attól, hogy értékes időt teljesen triviális tevékenységekre kell pazarolnia. Az élet minden megpróbáltatása ellenére mindig kedves, rokonszenves és vidám ember maradt.
Felfedezéseit sok kolléga szkeptikus vigyorral és félreértéssel fogadta. Ampere munkáit csak halála után értékelték. Ahogy Francois Arago mondta: „Ampère halála nemzeti szerencsétlenség.”
André Marie Ampere tüdőgyulladásban halt meg 1836. június 10-én Marseille-ben déli útján, ahol abban reménykedett, hogy javíthat egészségi állapotán. Ebben az időben teremtő ereje csúcsán volt. Hamvait 1869-ben Marseille-ből Párizsba szállították a Montmartre temetőbe. Sírkövén a következő szavakat vésték: „Olyan kedves és egyszerű volt, mint amilyen nagyszerű.”
Levezette a dielektromos állandót a dielektrikum sűrűségével összefüggésbe hozó képletet, kifejezést adott az elektromágneses térben mozgó töltésre ható erőre (Lorentz-erő), elmagyarázta egy anyag elektromos vezetőképességének a hővezető képességtől való függését, ill. kidolgozta a fényszórás elméletét. Fejleszti a mozgó testek elektrodinamikáját. 1904-ben két különböző inerciális vonatkoztatási rendszerben (Lorentz-transzformációk) származtatott képleteket, amelyek ugyanazon esemény térbeli koordinátáit és időpillanatait kötik össze.
„Mit tanul a fizika” – Mit tanul a fizika? A természet elektromos jelenségei. A természet atomi jelenségei. Tanár megnyitó beszéde. Természetes jelenség. Technika. Égés. A természet optikai jelenségei. Vihar. Reggeli harmat. A tanulók bemutatása egy új tantárgyhoz. A tanulók érdeklődésének felkeltése e tárgy tudatos tanulása iránt.
„Vezetőellenállás” – Vezetők ellenállása és vezetőképessége. Az EMF a potenciálhoz hasonlóan voltban van kifejezve. A külső erők természete változhat. Jelenlegi teljesítmény. A különböző EMF-értékű források használata lehetséges, de nehéz. Második integrál. Nagyságrend? annak az anyagnak a jellemzőjeként szolgál, amelyből a vezető készül.
„Dízelmotor” - A belső energia megváltoztatásának módszerei. Repülőgép hajtómű. Olajfinomítás. Olajok. Az anyag létezésének formája. Gőzgép. Az anyag létezésének módja. Hővezető. Hőátadás. Hőmotoros modell. Konvekció. A belső energia megváltoztatásának egyik módja. Sugárzás. Gőzturbina.
„Áram az áramkörben” – Mi a feszültség? Hogyan mutatható ki kísérletileg, hogy az áramerősség az áramkörben a vezető tulajdonságaitól függ? Az áramforrás melyik pólusától és melyik irányt veszik figyelembe? Hogyan függ a vezetőben lévő áramerősség a vezető végein lévő feszültségtől? Hogyan néz ki az áram-feszültség grafikonja?
„Elektromos töltés” – A Coulomb-törvény megfogalmazása. Ponttöltés térerőssége vákuumban. Az elektromos töltés diszkrét. A Coulomb-törvény kísérleti igazolása makro- és mikrotávolságon. Az elektromos töltés és megmaradásának törvénye. Az elektromos töltés tulajdonságai. Az elektromos töltés additív. Elektrosztatikus térerősség.
„Einstein relativitáselmélete” – Albert Einstein életrajza. 1905-ben Einstein 26 éves volt, de neve már széles körben ismertté vált. A rendszer mozgásai. A relativitáselmélet a tér és idő fizikai elmélete. Bármilyen energiaátadás tömegátadással jár. Általános relativitáselmélet. Fizikus, a relativitáselmélet szerzője.
Összesen 18 előadás hangzik el