Πέμπτη, 20 Ιανουαρίου 2011

Σαν σήμερα το 1775 γεννήθηκε ο Αντρέ Μαρί Αμπέρ. Το ονομά του δόθηκε στη μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος.

Αντρέ Μαρί Αμπέρ

Ο Αντρέ Μαρί Αμπέρ (Γαλλικά: André-Marie Ampère) (20 Ιανουαρίου 1775 - 10 Ιουνίου 1836) ήταν Γάλλος φυσικός και κύριος θεμελιωτής του ηλεκτρομαγνητισμού και της ηλεκτροδυναμικής. Ασχολήθηκε με πλήθος επιστημονικών θεμάτων, αλλά το ενδιαφέρον του στράφηκε κυρίως στον ηλεκτρομαγνητισμό.

Γεννήθηκε στη Λυών εκ πατρός εμπόρου που καρατομήθηκε από τη Γαλλική Επανάσταση. Από τη παιδική του ηλικία έδειξε κλίση προς τα φυσικομαθηματικά και τα γράμματα σημειώνοντας μεγάλες επιτυχίες και γρήγορα σχετικά κατέστη διεθνής επιστημονική φυσιογνωμία καταλείποντας και αξιόλογα φιλολογικά και φιλοσοφικά έργα. Το 1804 δέχθηκε το δεύτερο οικογενειακό δράμα μετά από εκείνο του πατέρα του όταν πέθανε η γυναίκα του Ζυλί Καρρόν που του άφησε πλέον μέχρι το τέλος της ζωής του ανοικτή πληγή.
Διετέλεσε διαδοχικά καθηγητής της Φυσικής και της Χημείας στη Κεντρική Σχολή (1801), καθηγητής του Λυκείου της Λυών (1804) και επιμελητής της Πολυτεχνικής Σχολής (1804), μέλος του συμβουλευτικού γραφείου των τεχνών, γενικός επιθεωρητής του Πανεπιστημίου (1808), καθηγητής ανάλυσης στο Πολυτεχνείο (1809) καθώς και μέλος πολλών ξένων Ακαδημιών.
Ο Αμπέρ παντρεύτηκε εκ νέου αλλά δεν κατόρθωσε ν΄ αγαπήσει τη νέα του σύζυγο αν και το επεδίωξε, μέχρι που τη χώρισε. Πέθανε το 1836. Γιος του ήταν ο επιφανής Γάλλος φιλόλογος, γλωσσολόγος και ιστοριοδίφης Ιωάννης Ιάκωβος Αμπέρ.

Συμβολή στη φυσική

Είναι θεμελιωτής της άποψης ότι οι μαγνητικές δυνάμεις προκαλούνται από το κινούμενο και όχι από το ακίνητο ηλεκτρικό φορτίο. Εξήγησε το μαγνητισμό των υλικών. Προς τιμήν του πήρε το όνομα η μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος.
Δύναμη έλξης δύο αγωγών που
 διαρρέονται από ρεύμα ίδιας φοράς.
Δύναμη απώθησης δύο αγωγών που
 διαρρέονται από ρεύμα αντίθετης φοράς

Συμβολή στα μαθηματικά

Ασχολήθηκε με θέματα ολοκλήρωσης, διαφορικών εξισώσεων και μερικών παραγώγων.

Νόμος του Αμπέρ

Στη φυσική, ο Νόμος του Αμπέρ, που ανακαλύφθηκε από τον Αντρέ Μαρί Αμπέρ, συσχετίζει το μαγνητικό πεδίο σε έναν κλειστό (νοητό) βρόχο με το ηλεκτρικό ρεύμα που περνά μέσα από το βρόχο. Πρόκειται για το μαγνητικό ανάλογο του νόμου του Γκάους.

Η αρχική μορφή του νόμου του Αμπέρ

Στην αρχική του μορφή, ο νόμος του Αμπέρ συσχετίζει το μαγνητικό πεδίο \mathbf{H} με την πηγή του, την πυκνότητα ρεύματος \mathbf{J}:
\oint_C \mathbf{H} \cdot \mathrm{d}\mathbf{l} = \iint_S \mathbf{J} \cdot \mathrm{d}\mathbf{S} = I_{\mathrm{enc}}
όπου
\oint_C  είναι το κλειστό επικαμπύλιο ολοκλήρωμα γύρω από το σύνορο (την κλειστή καμπύλη) C.
\mathbf{H}  είναι το μαγνητικό πεδίο σε Αμπέρ προς μέτρα.
\mathrm{d}\mathbf{l}  είναι το απειροστό διαφορικό στοιχείο του συνόρου C,
\mathbf{J}  είναι η πυκνότητα ρεύματος (σε Α/m2) μέσα από την επιφάνεια S που περικλείεται από το σύνορο C,
 \mathrm{d}\mathbf{S} \!\  είναι το διανυσματικό διαφορικό στοιχείο εμβαδού της επιφάνειας S, με απειροστά μικρό μέγεθος και κατεύθυνση κάθετη στην επιφάνεια S,
I_{\mathrm{enc}} \!\  είναι το ρεύμα που διέρχεται μέσα από την καμπύλη C, ή αλλιώς, το ρεύμα που διαπερνά την επιφάνεια S, της οποίας σύνορο είναι ο βρόχος C.
Ισοδύναμα, η αρχική μορφή του νόμου του Αμπέρ μπορεί να γραφεί σε διαφορική μορφή:
\mathbf{\nabla} \times \mathbf{H} =   \mathbf{J} .
Το μαγνητικό πεδίο \mathbf{H} σε γραμμικά μέσα σχετίζεται με τη πυκνότητα μαγνητικής ροής \mathbf{B} (σε τέσλα) μέσω της σχέσης
 \mathbf{B} \ = \ \mu \mathbf{H}
όπου \mu \!\  είναι η διαπερατότητα του μέσου, η οποία εξ ορισμού είναι 4 \pi \times 10^{-7} στο κενό. Σε μη-γραμμικά μέσα, η ποσότητα \mu \!\  είναι ένας τανυστής 2ης τάξης.

Ο διορθωμένος νόμος του Αμπέρ: η Εξίσωση Αμπέρ-Μάξγουελ

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ αντιμετώπισε το ρεύμα μετατόπισης ως το ρεύμα πόλωσης σε ένα διηλεκτρικό, το οποίο χρησιμοποίησε για να μοντελοποιήσει το μαγνητικό πεδίο υδροδυναμικά και μηχανικά. Προσέθεσε αυτό το ρεύμα μετατόπισης στο νόμο του Αμπέρ στην εξίσωση (112) της εργασίας του Πάνω στις Φυσικές Δυναμικές Γραμμές, που εξέδωσε το 1861.
Ο γενικευμένος νόμος, διορθωμένος από τον Μάξγουελ, παίρνει την ακόλουθη ολοκληρωτική μορφή:
όπου σε γραμμικά μέσα
 \mathbf{D} \ = \ \varepsilon \mathbf{E}
είναι η πυκνότητα ροής μετατόπισης.
Ο νόμος Αμπέρ-Μάξγουελ μπορεί να γραφτεί και σε διαφορική μορφή:
\mathbf{\nabla} \times \mathbf{H} =   \mathbf{J} +     \frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t}
όπου ο δεύτερος όρος προκύπτει από το ρεύμα μετατόπισης.
Με την προσθήκη του ρεύματος μετατόπισης, ο Μάξγουελ μπόρεσε σωστά να προβλέψει πως το φως είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος.

Αμπέρ (μονάδα μέτρησης)

Αμπέρ (σύμβολο: Α) ονομάζεται η μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) και στο Σύστημα Μονάδων MKSA. Η μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος φέρει το όνομα του Γάλλου φυσικού Αντρέ Μαρί Αμπέρ(André-Marie Ampère), ο οποίος με τις εργασίες του υπήρξε από τους πρωτοπόρους στην αποκάλυψη των μυστικών του ηλεκτρομαγνητισμού. Το αμπέρ συγκαταλέγεται στις θεμελιώδεις μονάδες μέτρησης στο Διεθνές Σύστημα.

Γενικά

Έχοντας υπόψη τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, το φαινόμενο του ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και τα περί αγωγών εύκολα προκύπτει το συμπέρασμα ότι η ποσότητα των ηλεκτρονίων που μεταφέρεται μέσω ενός αγωγού (εν προκειμένω η ένταση ηλεκτρικού ρεύματος), εξαρτάται τόσο από τη σύνθεση των ατόμων του αγωγού (πολλά ή λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια) όσο και από το μέγεθος της ασκούμενης δύναμης (αν υφίσταται π.χ. της μπαταρίας).
Έτσι ποσότητα περίπου 6 πεντακισεκατομμυρίων ηλεκτρονίων (που ορίσθηκε ως ένα Κουλόμπ Q) διερχόμενη από κάποιο σημείο ενός αγωγού σε χρόνο ενός δευτερολέπτου ονομάζεται Αμπέρ. Συνεπώς όταν λέγεται ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α τούτο σημαίνει πως μέσα στο ηλεκτρικό κύκλωμα πραγματοποιείται μεταφορά ηλεκτρονίων 1 Q ανά δευτερόλεπτο. 1 Α = 1Q/sec.

Ορισμός

Το αμπέρ ορίζεται με βάση την δύναμη έλξης που αναπτύσσεται ανάμεσα σε δυο παράλληλους ρευματοφόρους αγωγούς. Είναι η τιμή εκείνου του σταθερού ρεύματος το οποίο αν διαρρέει δυο παράλληλους αγωγούς, άπειρου μήκους και αμελητέας κυκλικής διατομής, που βρίσκονται σε απόσταση 1 μέτρου στο κενό, αναπτύσσεται ανάμεσα στους δυο αγωγούς δύναμη 2×10-7Νιούτον (Newton:Ν) ανά μονάδα (μέτρο) μήκους.
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός μεταβολής ή μετατόπισης του ηλεκτρικού φορτίου.Μπορεί να οριστεί ως η πρώτη παράγωγος του ηλεκτρικού φορτίου ως προς τον χρόνο ή απλούστερα δίνεται από τον παρακάτω τύπο:
\mathrm{A=C/s} \, :\mathrm{I=Q/t} \,

1 αμπέρ αναπαριστά τον ρυθμό 1 κουλόμπ (coulomb: C) ανά δευτερόλεπτο,
Το αμπέρ, ως θεμελιώδης μονάδα στο Διεθνές Σύστημα (μαζί με το μέτρο, το δευτερόλεπτο και το χιλιόγραμμο), ορίζεται χωρίς αναφορά στο μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου. Αντίθετα η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου, δηλαδή το κουλόμπ, είναι αυτή που ορίζεται με βάση το ηλεκτρικό ρεύμα. Για την ακρίβεια ένα κουλόμπ ορίζεται ως το φορτίο (ποσότητα) που μετατοπίζεται από ρεύμα 1 Α σε χρονικό διάστημα ενός δευτερολέπτου.

Υποπολλαπλάσιες μονάδες

Συνηθέστερα υποπολλαπλάσια της μονάδας μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος είναι δύο: το μιλιαμπέρ και το μκροαμπέρ
  • Το μιλιαμπέρ (mA) ισούται με ένα χιλιοστό του αμπέρ (1/1000 Α) και
  • το μικροαμπέρ (μA) ισούται με ένα εκατομμυριοστό του αμπέρ (1/1000000 Α)

Μέτρηση

Η μέτρηση της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται με ειδικό όργανο που εξ αυτής της μονάδας μέτρησης ονομάζεται αμπερόμετρο.




Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου