Ampere-Gesetz • James Trefil, Die zweihundert Gesetze der Universum-Enzyklopädie

Ampere-Gesetz

Eine der Hauptrichtungen der Entwicklung der Naturwissenschaften zu Beginn des 19. Jahrhunderts war das wachsende Bewusstsein für die Beziehung zwischen den scheinbar völlig unabhängigen Phänomenen von Elektrizität und Magnetismus. Hans Christian Oersted (sehen Die Entdeckung von Oersted stellte experimentell fest, dass der Draht, durch den elektrischer Strom fließt, die Magnetnadel des Kompasses ablenkt. Andre-Marie Ampère hat sich so sehr für dieses Phänomen interessiert, dass er eine eingehende experimentelle und mathematische Studie über die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus begonnen hat. In der Folge wurde das Gesetz formuliert, das nun seinen Namen trägt.

Das von Ampere durchgeführte Schlüsselexperiment ist ziemlich einfach. Er legte zwei gerade Drähte nebeneinander und leitete elektrischen Strom durch sie hindurch. Es wurde gefunden, dass zwischen den Drähten eine Kraft der Anziehung oder Abstoßung (abhängig von der Richtung des Stroms) besteht. Hinweis Übersetzer). Natürlich muss man kein Raketenwissenschaftler sein, um zu diesem Schluss zu kommen. Schließlich ziehen oder verdrängen sich die Drähte bei ausreichend starker Stromstärke, so dass sie mit bloßem Auge sichtbar sind. Aber Amper konnte durch sorgfältige Messungen feststellen, dass die Stärke der mechanischen Wechselwirkung proportional zu den Kräften der Ströme ist und mit zunehmendem Abstand abnimmt.Basierend darauf entschied Ampere, dass die beobachtete Kraft auf das Auftreten eines Magnetfeldes zurückzuführen war.

Amper argumentierte so. Ein elektrischer Strom in einem Draht erzeugt ein Magnetfeld, dessen Konfiguration konzentrische Kreise um den Querschnitt des Drahtes bildet. Der zweite Draht fällt in den Einflussbereich dieses Magnetfeldes und es entsteht eine Kraft, die auf bewegte elektrische Ladungen einwirkt. Diese Kraft wird auf die Atome des Metalls übertragen, aus dem der Draht besteht, so dass der Draht gebogen wird. Das Ampere-Experiment zeigt uns also zwei komplementäre Fakten über die Natur von Elektrizität und Magnetismus: Erstens erzeugt jeder elektrische Strom ein Magnetfeld; Zweitens üben Magnetfelder eine Kraft auf die Bewegung elektrischer Ladungen aus. Die erste dieser Aussagen wird heute Ampere-Gesetz genannt, und dieses Gesetz ist eng mit dem Gesetz von Bio-Savart verwandt. Diese beiden Gesetze bildeten damals die Grundlage der elektromagnetischen Feldtheorie (sehen Maxwell-Gleichungen).

Wenn wir das Ampere-Gesetz etwas weiter auslegen, werden wir verstehen, dass der geschlossene Stromkreis im Raum ein Magnetfeld um sich selbst bildet,deren Intensität proportional zur Stärke des elektrischen Stromes ist, der durch die Schaltung und den Bereich innerhalb der Schaltung fließt. Das heißt zum Beispiel, wenn ein Magnetfeld um einen einzelnen geraden Leiter mit einem Strom gebildet wird, dessen Induktion ist B in einiger Entfernung r von einem Leiter, wenn ein solcher Leiter in einer kreisförmigen Kontur geschlossen ist, durch Hinzufügen dieser Felder innerhalb der Kontur, die von einem geschlossenen Leiter gebildet wird, mit Strom, dh in wissenschaftlicher Hinsicht, durch Integration, erhalten wir den Wert der Intensität des Magnetfeldes innerhalb der Schaltung 2rrB, wo 2рr – Fläche einer kreisförmigen Kontur. Nach dem Ampere-Gesetz ist dieser Wert proportional zur Stromstärke im Stromkreis.

Tatsächlich ist Ihnen der Name Andre-Marie Ampère immer wieder unwissentlich aufgefallen. Werfen Sie einen Blick auf jedes elektrische Gerät in Ihrem Haus – und Sie finden darauf seine elektrischen Eigenschaften, zum Beispiel: "~ 220V 50Hz 3.2A." Dies bedeutet, dass das Gerät für eine normale Netzspannung von 220 Volt mit einer Frequenz von 50 Hertz ausgelegt ist und der vom Gerät verbrauchte Strom 3,2 beträgt Ampere. Die Einheit Strom Ampere (abgekürzt A) ist nach dem Wissenschaftler benannt.

Die offizielle Definition einer Einheit ergibt sich aus dem ursprünglichen Experiment von Ampere.Dies ist der Strom, der in jedem der zwei parallelen geraden Leiter fließt, die in einem Abstand von einem Meter voneinander in einem Vakuum angeordnet sind, wodurch eine Wechselwirkungskraft zwischen zwei Leitern erzeugt wird, die gleich 2×10 ist-7 Newton pro Meter Länge. (Alle wissenschaftlichen Definitionen von Einheiten sind in einer so strengen Formulierung angegeben. Und hier sprechen wir von den sogenannten "idealen Leitern" von unendlicher Länge und vernachlässigbar kleinem Querschnitt.) Übrigens fließt mit einem Strom von 1 Ampere an jeder Stelle des Leiters etwa 6×10 jede Sekunde23 Elektronen.

Siehe auch:

1600Magnetismus
1879Hall-Effekt
1895Curie-Punkt
1895Curie-Gesetz
1921Die Stern-Gerlach-Erfahrung

André-Marie AMPER
André Marie Ampère, 1775-1836

Französischer Physiker. Geboren in Lyon in der Familie eines Kaufmanns. Er erhielt eine Ausbildung zu Hause und hatte Zugang zu einer ausgezeichneten Familienbibliothek. (Insbesondere lernte er unabhängig Latein, um die Werke berühmter Mathematiker im Original zu lesen.) Er machte eine bemerkenswerte Karriere im französischen Bildungssystem, nachdem er unter Napoleon Bonaparte zum Generalinspekteur des gesamten Universitätssystems in Frankreich ernannt worden war. Im Jahr 1827 erschien sein berühmtes Werk, The Theory of Electrodynamic Phenomena, das ausschließlich aus Experience abgeleitet wurde,in der Ampere seine elektrodynamischen Studien zusammenfasste und exakte mathematische Formulierungen lieferte.


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