Правило правой и левой руки в физике: применение в повседневной жизни

Вступив во взрослую жизнь, мало кто вспоминает школьный курс физики. Однако иногда необходимо покопаться в памяти, ведь некоторые знания, полученные в юности, могут существенно облегчить запоминание сложных законов. Одним из таких является правило правой и левой руки в физике. Применение его в жизни позволяет понять сложные понятия (к примеру, определить направление аксиального вектора при известном базисном). Сегодня попробуем объяснить эти понятия, и как они действуют языком, доступным простому обывателю, закончившему учёбу давно и забывшему ненужную (как ему казалось) информацию.

Правило правой и левой руки в физике: применениеПравило правой руки (буравчика) легко понять, глядя на обычный штопор

Читайте в статье:

Содержание

Формулировка правила буравчика

Пётр Буравчик – это первый физик, сформулировавший правило левой руки для различных частиц и полей. Оно применимо как в электротехнике (помогает определить направление магнитных полей), так и в иных областях. Оно поможет, к примеру, определить угловую скорость.

Простое и понятное объяснение с наглядным примеромПростое и понятное объяснение с наглядным примером

Правило буравчика (правило правой руки) – это название не связано с фамилией физика, сформулировавшего его. Больше название опирается на инструмент, имеющий определённое направление шнека. Обычно у буравчика (винта, штопора) т.н. резьба правая, входит в грунт бур по часовой стрелке. Рассмотрим применение этого утверждения для определения магнитного поля.

Главное – не забыть, в каком направлении течёт токГлавное – не забыть, в каком направлении течёт ток

Нужно сжать правую руку в кулак, подняв вверх большой палец. Теперь немного разжимаем остальные четыре. Именно они указывают нам направление магнитного поля. Если же говорить кратко, правило буравчика имеет следующий смысл – вкручивая буравчик вдоль направления тока, увидим, что рукоять вращается по направлению линии вектора магнитной индукции.

Правило правой и левой руки: применение на практике

Рассматривая применение этого закона, начнём с правила правой руки. Если известно направление вектора магнитного поля, при помощи буравчика можно обойтись без знания закона электромагнитной индукции. Представим, что винт передвигается вдоль магнитного поля. Тогда направление течения тока будет «по резьбе», то есть вправо.

Ещё одно чёткое и понятное объяснениеЕщё одно чёткое и понятное объяснение

Применение правила правой руки для соленоида

Обратим внимание на постоянный управляемый магнит, аналогом которого является соленоид. По своей сути он является катушкой с двумя контактами. Известно, что ток движется от «+» к «-». Опираясь на эту информацию, берём в правую руку соленоид в таком положении, чтобы 4 пальца указывали направление течения тока. Тогда вытянутый большой палец укажет вектор магнитного поля.

Применение правила правой руки для соленоида
Применение правила правой руки для соленоида

Правило левой руки: что можно определить, воспользовавшись им

Не стоит путать правила левой руки и буравчика – они предназначены для совершенно разных целей. При помощи левой руки можно определить две силы, вернее, их направление. Это:

  • сила Лоренца;
  • сила Ампера.

Попробуем разобраться, как это работает.

Применение для силы АмпераПрименение для силы Ампера

Правило левой руки для силы Ампера: в чём оно заключается

Расположим левую руку вдоль проводника так, чтобы пальцы были направлены в сторону протекания тока. Большой палец будет указывать в сторону вектора силы Ампера, а в направлении руки, между большим и указательным пальцем будет направлен вектор магнитного поля. Это и будет правило левой руки для силы ампера, формула которой выглядит так:

Правило правой и левой руки в физике: применение в повседневной жизни

Правило левой руки для силы Лоренца: отличия от предыдущего

Располагаем три пальца левой руки (большой, указательный и средний) так, чтобы они находились под прямым углом друг к другу. Большой палец, направленный в этом случае в сторону, укажет направление силы Лоренца, указательный (направлен вниз) – направление магнитного поля (от северного полюса к южному), а средний, расположенный перпендикулярно в сторону от большого, – направление тока в проводнике.

Применение для силы ЛоренцаПрименение для силы Лоренца

Формулу расчёта силы Лоренца можно увидеть на рисунке ниже.

Правило правой и левой руки в физике: применение в повседневной жизни

Заключение

Разобравшись один раз с правилами правой и левой руки, уважаемый читатель поймёт, насколько легко ими пользоваться. Ведь они заменяют знание многих законов физики, в частности, электротехники. Главное здесь – не забыть направление течения тока.

При помощи рук можно определить множество различных параметровПри помощи рук можно определить множество различных параметров

Надеемся, что сегодняшняя статья была полезна нашим уважаемым читателям. При возникновении вопросов их можно оставить в обсуждениях ниже. Редакция Seti.guru с удовольствием на них ответит в максимально сжатые сроки. Пишите, общайтесь, спрашивайте. А мы, в свою очередь, предлагаем вам посмотреть короткое видео, которое поможет более полно понять тему нашего сегодняшнего разговора.

Правила буравчика и левой руки в физике: формулировка, принцип действия

Для обозначения направления тока, магнитных линий и прочих физических значений в науке применяют правило левой руки и правило правой руки (закон буравчика или винта). Указанные методы на практике дают наиболее точные результаты. Рассмотрим более подробно каждый из них.

Правило Буравчика

Это правило на практике достаточно удобно для определения такого значения магнитного поля, как направленность напряжённости. Использовать это правило возможно при условии, что к проводнику с током будет прямолинейно расположено магнитное поле. С его помощью можно без наличия специализированных приборов определить различные физические величины (момент сил, импульса, вектор магнитной индукции).

Это правило:

  • поясняет особенность электромагнетизма;
  • объясняет физику движения магнитных полей, сопутствующих ему.

Формулировка правила буравчика состоит в следующем: если буравчик с правой нарезкой вкручивается вдоль линии тока, то направление магнитного поля совпадает с направлением рукоятки этого буравчика.

Правило буравчика

Основным принципом, используемым в правиле винта, является выбор направленности для базисов и векторов. Зачастую на практике определено использовать правый базис. Левые базисы используются крайне редко, в случае когда использование правого неудобно или в целом нецелесообразно. Этот принцип также применим и на соленоиде.

Соленоидом называется катушка со вплотную привязанными витками. Главным требованием является протяжённость катушки, которая должна быть существенно больше, нежели её диаметр.

Кольца соленоида напоминают поле непрерывного магнита. Магнитная стрелка, находясь в свободном вращении и находясь рядом с проводником тока, будет образовывать поле и устремиться занимать вертикальную позицию, проходящую вдоль проводника.

В этом случае оно звучит так: если охватить соленоид таким образом, чтобы пальцы показывали на направленность тока в винтах, то выпяченный заглавный палец правой руки покажет направленность рядов магнитной индукции.

Различные толкования правила буравчика говорят о том, что все его описания приспосабливаются к различным случаям их применения.

Определение направлений линий магнитного поля

Правило правой руки говорит о следующем: охватив элемент, который исследуется таким образом, чтобы пальцы сжатого кулака показывали вектор магнитных линий, при поступательном движении вдоль магнитных линий, заглавный отогнутый на 90 градусов сравнительно ладошки палец покажет направленность движения тока.

В случае когда дан движущийся проводник, принцип будет иметь следующую формулировку: разместить руку так, чтобы силовые линии поля вертикально вступали в ладонь; заглавный палец руки, выставленный вертикально, будет ориентировать направленность перемещения этого проводника, в этом случае четыре остальных выставленных пальца, будут иметь такую же направленность, как и индукционный ток.

Его применение присуще при расчёте катушек, в которых образуется влияние на ток, что влечёт за собой формирование при потребности противотока.

В реальной жизни также применимо следствие этого принципа: если размесить ладошку правой руки так, чтобы линии магнитного силового поля входили в эту ладошку, а пальцы навести на линию перемещения заряженных частиц по оттопыренному заглавному пальцу, то возможно обозначить, куда будет направляться линия данной силы, оказывающая смещающее влияние на проводник. Иными словами, силы, дающей возможность вращать момент силы на валу любого двигателя, работающего с помощью электрического тока.

Магнитное поле

Правило левой руки

Рассмотрим правило: если разместить левую ладошку так, что четыре остальные пальца показывают направленность тока, то в этом случае линии индукции будут поступать в ладошку под прямым углом, а отвёрнутый заглавный палец и покажет вектор существующей силы.

Имеется иное обозначение. Направленность силы Ампера и силы Лоренца должен указывать выставленный главный палец левой руки в том случае, если оставшиеся четыре пальца будут размещены в сторону передвижения положительно и отрицательно заряженных элементов электрического тока, и линии индукции образованного поля будут вертикально входить в ладошку. Это изобретение считается теоретическим и практическим объяснением способа работы двигателей и генераторов, работающих с помощью электрического тока.

Правило левой руки

Можно сделать вывод, что знание данных правил и умение их использовать на практике, позволяют создавать и придумывать электрические приборы и успешно работать с ними.

Видео

Это видео поможет вам лучше понять, что такое магнитное поле.

Что такое "Правило левой руки"? Ответ вы найдете в этом видео.

Магнитное поле - Сила Лоренца.

Правило буравчика - коротко и ясно, определение, формула и схемы

При решении многих задач, связанных с расчётом электрических величин, необходимо знать линии магнитной индукции относительно электрического тока и наоборот. Для определения ориентации сил и полей часто используют правило буравчика, дающее представление о направлении векторов, магнитном поле и других данных, используемых в электротехнике, физике.

правило буравчикаправило буравчикаПравило буравчика

Правило буравчика (ПБ), именуемое ещё и правилом штопора, винта сводится к несложному определению. Если кончик буравчика нацелить по направлению тока, то линии магнитной индукции (ЛМИ) сориентируются в том направлении, в котором будет крутиться рукоятка инструмента.

Указанный на рисунке пример отчётливо демонстрирует описанное правило. Воображаемый винт с правосторонней резьбой, кругооборот которого совпадает с линиями магнитного поля (круги красного цвета), указывает на направление тока (стрелка синего цвета).

Это главная и общая формулировка правила, помогающая выявить направление в пространстве нужных для расчётов осевых векторов:

  • параметров индукционного тока;
  • угловой скорости;
  • магнитной индукции.

Правило буравчика кратко и понятно

Схематичное изображение правила буравчикаСхематичное изображение правила буравчикаСхематичное изображение правила буравчика

В электротехнике ПБ показывает направление ЛМИ с привязкой к вектору электрического тока, проходящего в проводнике, и наоборот — определяет путь электротока в катушке во взаимосвязи с вектором ЛМИ.

Для экспериментального понимания нужно взять штопор или винт с правосторонней резьбой и сначала закручивать, а после откручивать. В первом случае это будет происходить по часовой стрелке и винт (штопор) будет двигаться вверх, а во втором случае вращение будет против часовой стрелки и винт (штопор) будет двигаться вниз. Соответственно этому и направление тока будет следовать поведению винта: вверх в первом случае и вниз во втором случае (показано стрелкой).

Правило правой и левой руки в физике

правило правой рукиправило правой рукиПравило правой руки

Для визуального восприятия правила правой руки (ППР) надо зафиксировать эту руку в таком положении, чтобы силовые линии магнитного поля (ЛМП) оказались в ладони, а большой палец на уровне прямого угла был бы отогнут вверх, напоминая жест «всё отлично». Указанное большим пальцем направление будет аналогично направлению тока относительно МП. Другие 4 пальца кисти руки, укажут на сторону вращения линий индукции, создаваемого МП. Отсюда вывод — ППР определяет направление ЛМИ с направлением тока прямолинейного проводника.

правило левой рукиправило левой рукиПравило левой руки

Правило левой руки (ПЛР) обозначает направление силы, воздействующей на имеющийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки зафиксировать таким образом, чтобы кисть пронизывали ЛМИ, а 4 пальца вытянуть по курсу тока в проводнике, тогда откинутый под прямым углом большой палец, укажет направленность силы, действующей на плюсовой заряд.

Отмеченное правило справедливо при решении задач как по определению сил Лоренца, так и Ампера.

Правило левой руки для Ампера и ЛоренцаПравило левой руки для Ампера и ЛоренцаПравило левой руки для закона Ампера и силы Лоренца

Справка! На минусовой заряд сила со стороны МП влияет в обратном направлении.

Правило буравчика: формулировка и определение

Схема и обозначения для правила буравчикаСхема и обозначения для правила буравчикаСхема и обозначения для правила буравчика

Формулировка и определение ПБ известны всем, кто знаком со школьным курсом физики. Но главным в этом правиле является его понимание, которое заключается в следующем:

  1. ПБ, не являясь законом физики, поясняет основополагающее свойство электромагнетизма.
  2. ПБ показывает свойство электрического тока и действующих рядом с ним магнитных силовых полей.

Правило буравчика: формула

ПБ даёт возможность определить некоторые параметры в электродинамике без каких-либо проблем. Взаимосвязь физических величин была выявлена в XIX столетии законом Фарадея: E = – dФ/dt, где

  • Е — ЭДС;
  • Ф — создаваемый вектором индукции магнитный поток;
  • t — временной интервал.

«Минус», стоящий в формуле после знака равенства, объясняется условием обратной направленности ЛМП току в проводнике.
Для простого рассмотрения методики использования ПБ данные, по какому методу и какое соответствие должно быть для тока в проводнике, движущемся в МП, представлены в виде таблицы.

Метод определенияСоответствие
ППР 
Направление движения Бдействующей на проводник силе
Направление сложенных пальцевиндукционному току

В нижеследующей таблице представлены метод и соответствие для левой руки.

Метод определенияСоответствие
ПЛР 
Направление большого пальцадвижению контрольного провода
Направление сложенных пальцевтоку в контрольном проводе

Для чего применяют правило буравчика

Известно, что электроток — это направленное движение элементарных частиц, переносящих заряд электричества по имеющим электропроводимость проводникам.

Магнитные поля вокруг проводникаМагнитные поля вокруг проводникаМагнитные поля вокруг проводника

Если взять источник электродвижущей силы (ЭДС) с током, идущим по проводу замкнутой цепи, то есть от «плюса» к «минусу», то в окружении проводника происходят вращающиеся по определённому кругу, магнитные кругообороты, конфигурация которых имеет важное значение. Эти крутящиеся поля взаимодействуют друг с другом и могут притягивать или отталкивать проводники к себе и от себя. А зависит это от того, как и в какую сторону вращаются магнитные поля.

Характер такой взаимосвязи был сформулирован Ампером в виде закона, который стал основой для возникновения электромоторов. Без знания ПБ (правила буравчика) невозможно было бы изобрести электромотор. В этом заключается экспериментальное применение правила.

При расчёте катушек индукции характерным является использование ПБ, а именно с учётом стороны, в которую направлено завихрение, можно будет воздействовать на движущийся ток, в том числе создавать при необходимости противоток.

Правило правой руки для магнитного поля

Правило правой руки для магнитного поляПравило правой руки для магнитного поляПравило правой руки для магнитного поля

Если в середину обмотки стремительно ввести и вывести постоянный магнит, то указатель амперметра в момент ввода отклонится в одну сторону, а вывода — в обратную.

Возникшие в таких случаях электротоки именуются индукционными. Причиной их появления является электродвижущая сила индукции (ЭДС).
ЭДС в проводниках создаётся из-за действия изменяющихся МП, в которых расположены эти проводники.

Направление ЭДС индукции в проводнике по ППР можно высказать следующим образом:
Если кисть правой руки установить ладонью к северному полюсу в том положении, чтобы отогнутый большой палец указывал в сторону движения проводника, то четыре пальца укажут на направление ЭДС индукции.

Правило правой руки для соленоида (катушки индуктивности)

Описанный принцип винта имеет отношение для случаев с прямолинейным проводником электротока. И всё же в электротехнике используются также агрегаты с проводниками, не имеющими прямолинейной формы, а закон винта в таких случаях не применяется. Это касается катушек индуктивности и соленоидов.

Соленоид, как вид катушки, представлен в виде обмотки провода в форме цилиндра с длиной, намного превышающей диаметр соленоида. Дроссель индуктивности разнится от соленоида лишь длиной самого проводника.

Правило правой руки для катушки индуктивностиПравило правой руки для катушки индуктивностиПравило правой руки для катушки индуктивности

Физик Ампер на основе своих изучений выяснил и подтвердил, что при прохождении электрического тока по дросселю индуктивности указатели компаса у краев провода обмотки цилиндрического типа поворачивались противоположными концами в направлении недоступных зрению потоков ЭМ поля. Эти опыты показали, что около дросселя индуктивности с током создаётся МП, а обмотка провода цилиндрического типа создает магнитные полюса. ЭМ-поле, формируемое электрическим током цилиндрической обмотки провода, похоже на МП постоянного магнита — конец обмотки провода цилиндрической формы, откуда выходят ЭМ потоки, указывает полюс северный, а обратный конец — южный.

Для распознания полюсов и ориентации ЭМ-линий в катушке с током применяется ППР для соленоида. Если за катушку взяться рукой так, чтобы сжатые пальцы кисти руки совпали по курсу потока электронов в витках, то оттопыренный под прямым углом большой палец укажет путь направленности электромагнитного фона — северный полюс.

Справка! Разнообразные формулировки ПБ, ППР или другие аналогичные правила не являются нужными по своей важности. Всех их непременно знать нет нужды, если знаешь основополагающее правило одного из вариантов. Тем не менее многие из представленных ниже правил удачно приспособлены к специфичным случаям их применения, следовательно, удобны для быстрого понимания направления векторов.

Правило буравчика для прямого и кругового тока

Правило буравчика для прямого и кругового токаПравило буравчика для прямого и кругового токаПравило буравчика для прямого и кругового тока

Если создаваемое в пространстве магнитное поле происходит от прямолинейного проводника с током, то магнитная стрелка в любой точке поля будет устанавливаться по касательной к кругам, центры которых находятся на оси проводника, а плоскости — под прямым углом к проводнику.

В этом случае курс вектора МИ определим с помощью правила правого штопора (винта), т. е. при вращении штопора таким образом, чтобы он поступательно двигался по курсу силы тока в проводе, вращение головки штопора (винта) совпадает с направлением вектора магнитной индукции B.

Из второго рисунка усматривается, что магнитные линии (МЛ) в форме кругов замыкаются вокруг проводника с током. В плоскость кругового проводника МЛ входят с одной стороны, а с другой выходят. МП кругового тока похоже на поле короткого магнита, ось которого совпадает с перпендикуляром к центру плоскости контура.

Направление поля КТ можно определить, пользуясь ПБ. Инструмент нужно установить по оси кругового тока под прямым углом к его плоскости. Вращая рукоятку по направлению тока в контуре, можно понять, какое будет направление у МП.

Правило буравчика для момента силы

Для момента силы (МС) ПБ (винта) можно сформулировать следующим образом: если крутить винт (буравчик) в ту сторону, в которую действующие силы пытаются повернуть тело, то винт будет ввинчиваться или отвинчиваться в соответствии с тем, куда будет направлен МС.

Формулировка этого правила применительно к ПР будет выглядеть так: если вообразить, что взятое в правую руку тело пытаемся повернуть в сторону, указываемую четырьмя пальцами, т. е. прилагается сила для разворота тела, то под прямым углом отогнутый большой палец укажет в ту сторону, куда вращающий момент, т. е. МС, будет направлен.

Определение направления МС по правилу ПР возможно при совмещении указательного пальца с радиус-вектором, среднего пальца — с вектором силы, а с кончика большого пальца, поднятого под прямым углом, обозреваются два вектора. В случае если от указательного пальца движение выполняется к среднему против часовой стрелки, то направление МС совпадает с направлением, устанавливаемым большим пальцем. Если движение выполняется по часовой стрелке, то направление МС обратно ему.

Правило правой руки для угловой скорости

Формулировка ППР для определения угловой скорости (УС) следующая: если кистью правой руки обхватить ось вращения таким образом, чтобы пальцы руки сходились с направлением тангенциальной скорости (ТС), то отогнутый большой палец укажет сторону вектора УС ω.

Правило правой руки для угловой скоростиПравило правой руки для угловой скоростиПравило правой руки для угловой скорости

Как известно, крутящееся колесо имеет не только УС, но и УУ, и оно не совпадает с направлением линейной ТС, а находится под углом 90 градусов к плоскости колеса.

Такая формулировка создаёт некоторое замешательство среди неосведомлённых: оказывается, УС ω действует вдоль оси крутящегося колеса. При вращении колеса очевидно, что единственной застывшей (неподвижной) точкой считается его центр. В этой связи начало вектора УС принято устанавливать в центре вращающейся окружности.

Вектор УС может меняться лишь по величине. А вот вектор УУ изменяется как по величине, так и по направленности — при ускорении направления векторов УС и УУ совпадают, а при замедлении направленность противоположная.

Правило правой руки для векторного произведения

1-й вариант правила ПР для векторного произведения:

Если векторы изобразить таким образом, чтобы их начальные точки совпадали, и вращать 1-й вектор-сомножитель коротким путём ко 2-му вектору-сомножителю, а 4 пальца правой руки при этом указывают в сторону вращения, то большой палец, оттопыренный под прямым углом, покажет направление вектора-произведения (ВП).

2-й вариант правила ПР для ВП:

Если векторы изобразить так, чтобы совпадали их начала, а большой палец правой руки вытянуть по длине 1-го вектора-сомножителя, указательный — по длине 2-го вектора-сомножителя, то средний приблизительно покажет направление вектора-произведения.

Направление вектора-произведенияНаправление вектора-произведенияНаправление вектора-произведения

По аналогии с электродинамикой большой палец — это ток (I), указательный — вектор МИ (B), а средний палец — сила (F). Ассоциативно легче будет запомнить по расположению пальцев руки, напоминающему пистолет.

ППР для ВП означает, что когда совпадающие в одной точке векторы пытаться поворачивать по короткому маршруту — первый вектор (большой палец) ко второму (указательный палец), то буравчик будет совершать свой круг в сторону произведения векторов (средний палец).

Кто придумал правило буравчика

По поводу изобретателя этого правила и человека, придумавшего его, сведений не имеется. По разным источникам отмечаются разные имена с обязательной привязкой к фамилии, похожей на название инструмента. Однако какой-либо связи с известными физиками в данном случае нет.

Возможно это одно из тех правил, которое в силу поведения электротока и МП определило схожесть с действием известного инструмента, а потом уже было сформулировано.

Правило буравчика: рисунок (схема)

Рассмотрим наглядные примеры демонстрации правила буравчика на схемах:

Правило буравчика примерПравило буравчика примерПравило буравчикаИспользование правила буравчика на схемеИспользование правила буравчика на схемеИспользование правила буравчика на схеме

Правило буравчика: примеры задач с решением

Задача 1. По проводнику длиной 40 см протекает ток силой 10 А. Чему равна индукция МП, куда помещён проводник, если на него действует сила 8 мН? (Ответ отразить в мТл).

Решение: Дано:

l=40 cм или=0,4 м, I=10 A, F=8 мН или=0,008 Н.

Определить: B

Проводим вычисление по формуле модуля магнитной индукции:

B = F / (I * l):

B = 0,008 Н / (0,4 м*10 A) = 0,002 Tл = 2 мTл.

Ответ: 2 мTл.

Задача 2. Определить модуль силы, влияющей на проводник длиной 50 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0,15 Тл. (Ответ отразить в мН).

Решение: Дано:

l = 50 cм или 0,5 м, I = 10 A, B = 0,15 Tл.

Найти: F

Проводим вычисление по формуле силы Ампера:

F = B * I * l:

F = 0,15 Tл * 10 A * 0,5 м = 0,75 Н = 750 мН

Ответ: 750 мН.

Задача 3. С какой скоростью влетает электрон в однородное МП (индукция 1,8 Тл) под углом 90 градусов к линиям индукции, если МП действует на него с силой 3,6∙10–12 Н? (Ответ отразить в км/с).

Решение: Дано:

B = 1,8 Tл, F = 3,6*10–12 Н, α = 90°.

Найти: v

Вычисление: Заряд электрона равен: q₀ = 1,6·10–19 Кл.

Формула силы Лоренца: выразим из неё скорость, учитывая, что sin 90° = 1.

Выполняем расчёт:

v = 3,6*10–12 Н / (1,6*10–19 Кл*1,8 Tл) = 1,25*10–7 м/с = 12 500 км/с.

Ответ: v = 12 500 км/с.

Задача с использованием правила буравчикаЗадача с использованием правила буравчикаЗадача 4Задача 5 на правило буравчикаЗадача 5 на правило буравчикаЗадача 5 на правило буравчика

Ознакомившись один раз с ППР и ПЛР, понимаешь, до какой степени они легки и просты в применении. Ведь эти правила компенсируют слабые знания некоторых законов физики, а конкретно электротехники. Основное в этих правилах — не перепутать путь течения тока.

Преимущества ППР и ПЛР как раз заключается в том, что они дают возможность с достаточной точностью определить основные параметры без применения дополнительных приборов. Правила используются и при различных опытах и испытаниях, и в практике, если дело касается проводников и электромагнитных полей.

Что такое правило левой и правой руки в физике

Правило буравчика и правой руки


Первым, кто сформулировал правило буравчика, был физик Петр Буравчик. Это правило очень удобно, если нужно определить такую характеристику магнитного поля, как направленность напряженности.
Правило буравчика можно задействовать только в том случае, если магнитное поле расположено прямолинейно по отношению к проводнику с током.

Правило буравчика гласит, что направленность магнитного поля совпадет с направленностью рукоятки самого буравчика, если буравчик с правой нарезкой вкручивается по направлению тока.

Применение данного правила возможно и в соленоиде. Тогда правило буравчика звучит так: большой оттопыренный палец правой руки укажет направление линий магнитной индукции, если обхватить соленоид так, чтобы пальцы указывали на направление тока в витках.

Соленоид - представляет собой катушку с плотно намотанными витками. Обязательное условие - длина катушки должна быть значительно больше, чем диаметр.

Правило правой руки является обратным к правилу буравчику, но с более удобной и понятной формулировкой из-за чего употребляется намного чаще.

Правило правой руки звучит так - обхватите исследуемый элемент правой рукой так, чтобы пальцы сжатого кулака указывали направление магнитных линий, в таком случае при поступательном движении по направлению магнитных линий большой отогнутый на 90 градусов относительно ладони палец укажет направление тока.

Если в задаче описан движущийся проводник, то правило правой руки сформулируется так: расположите руку так, чтобы силовые линии поля перпендикулярно входили в ладонь, а большой палец руки, вытянутый перпендикулярно, должен указывать направление движения проводника, тогда оттопыренные четыре оставшихся пальца будут направлены так же, как и индукционный ток.

Правило левой руки


Расположите левую ладонь так, чтобы четыре пальца указывали направление электрического тока в проводнике, при этом линии индукции должны входить в ладонь под углом 90 градусов, тогда отогнутый большой палец укажет направление действующей на проводник силы.
Чаще всего это правило используют для определения направления, по которому будет отклоняться проводник. Имеется в виду ситуация, когда проводник располагают между двумя магнитами и пускают по нему ток.

Есть и вторая формулировка правила левой руки. Четыре пальца левой руки должны быть расположены в направлении движения положительно или отрицательно заряженных частиц электрического тока, линии индукции созданного магнитного поля должны перпендикулярно входить в ладонь. В таком случае направление силы Ампера или силы Лоренца укажет оттопыренный большой палец левой руки.

«В чем заключается «Правило Буравчика»?» – Яндекс.Кью

Правило буравчика в электротехнике определяет направление линий магнитной индукции по отношению к вектору электрического тока, протекающего в проводнике и наоборот, он позволяет определить направление электрического тока в катушке по отношению к вектору линий магнитной индукции. Название произошло от фамилии ученного, открывшего данную закономерность, но с практической точки зрения под Буравчиком также понимают винт с правильной (правосторонней резьбой). При закручивании такого винта в направлении базисного вектора – в электротехнике это ток или магнитная индукция, определяется аксиальный. Графическое изображение данного принципа приведено на рисунке ниже:

Как видите из первого рисунка, при протекании электрического тока I по прямому проводнику, лини магнитной индукции закручиваются в таком же направлении, как и ручка винта, который острием направлен в сторону протекания электрического тока.

Второй рисунок показывает, как правило буравчика применяется к базисному вектору магнитной индукции в любой катушке. Если в электрической катушке вам известно направление протекания тока, то направив вращение ручки винта по линиям тока, острие винта укажет вам направление линий магнитной индукции. Его же можно трактовать и в обратной формулировке – если вы знаете направление магнитного потока в катушке, то направив по нему острие винта, вращение ручки покажет направление движения тока по обмотке. Но второй вариант больше применим к теоретической электротехнике, так как на практике магнитное поле возникает от протекания тока.

Правило буравчика и правой, левой руки: формула, в чем измеряется сила тока и ампера

Для того, чтобы узнать траекторию вращения магнитного поля, находящегося у прямого проводника с током, используется правило буравчика (штопора). В литературе также оно известно, как правило правой руки. В научной среде выделяют и правило левой руки. …

Применение правила буравчика

сила ампераДанное правило гласит: если при движении вперед этого устройства траектория движения тока в проводнике совпадает с ним, то траектория вращения основания прибора комплементарна траектории движения магнитного контура.

Чтобы определить траекторию вращения магнитного контура на представленном графическом изображении нужно знать несколько особенностей.

Часто в задачах по физике нужно, наоборот, определить траекторию движения тока. Чтобы это сделать, дается направление вращения кругов магнитного поля. Ручка буравчика начинается вращаться в сторону, указанную в условиях. Если буравчик движется в поступательном направлении, значит, ток направлен в сторону движения, если же он направлен в обратную, то и ток движется соответственно.

Для определения траектории движения тока в случае, представленном на втором рисунке, тоже можно воспользоваться правилом штопора. Для этого необходимо вращать ручку буравчика в сторону, указанную на изображении контура магнитного поля. Если он будет двигаться поступательно, то ток будет двигаться в сторону от наблюдателя, если же, наоборот, только к наблюдателю.

Важно! Если указана траектория движения потока, то определить траекторию вращения линии магнитного контура можно по вращению ручки буравчика.

что можно определить применив правило левой руки

Оно обозначается при помощи точки или крестика. Точка означает движение в сторону наблюдателя, крестик означает обратное. Легко запомнить этот случай, используя так называемое правило «стрелы», если острие «смотрит», а в лицо, то траектория движения тока в сторону наблюдателя, если же в лицо «смотрит хвост стрелы», то она двигается от наблюдателя.

Как правило буравчика, так и правило правой руки, достаточно легко применить на практике. Для этого нужно расположить кисть соответствующей руки таким образом, чтобы в лицевую сторону направлялся силовой контур магнитного поля, после чего большой палец, отведенный перпендикулярно, необходимо направить сторону движения тока, соответственно, остальные выпрямленные пальцы укажут на траекторию магнитного контура.

модуль силы ампера

Различают исключительные случаи использования правила правой руки для вычисления:

  • уравнения Максвелла,
  • момента силы,
  • угловой скорости,
  • момента импульса,
  • магнитной индукции,
  • тока в проводе, движущегося через магнитное поле.

Правило левой руки

правило левой и правой рукиПравилом этой руки возможно вычислить направленность силы воздействия магнитного контура на заряженные элементарные составляющие атома плюсовой и минусовой полярности.

Возможно определить и направление тока, если доступна информация о траекториях вращения магнитного контура и действующей на проводник энергии. Определяется и направление магнитного контура в случае известности траектории движения силы и тока. Ну и можно выяснить знак заряда нестатичной частицы.

Это правило звучит следующим образом: расположив лицевую часть кисти соответствующей руки, чтобы воображаемый контур магнитного поля направлялись в нее под прямым углом, а пальцы, за исключением большого, направив в сторону движения тока, можно определить траекторию силы, воздействующая на этот провод при помощи перпендикулярно отодвинутого большого пальца. Сила, оказывающая воздействие на проводник, носит имя Мари Ампера, обнаружившего ее в 1820 году.

Сила Ампера: варианты расчета

Прежде чем сформулировать данную величину, необходимо разобраться, что такое понятие сила в физике. Ей называется величина в физике, которая является мерой воздействия всех окружающих тел на рассматриваемый объект. Обычно любую силу обозначают английской буквой F, от латинского fortis, что означает сильный.

правило буравчика формулировка

Рассчитывается элементарная сила Ампера по формуле:

как применять правило правой руки

где, dl – часть длины проводника, B –индукция магнитного контура, I – сила тока.

Рассчитывается также сила Ампера по формуле:

сила ампера

где, J – направление плотности тока, dv– элемент объема проводника.

Формулировка расчета модуля силы Ампера, согласно литературе, звучит так: данный показатель напрямую зависит от силы тока, протяженности проводника, синуса, образуемого между этим вектором и самим проводником угла, и величины значения вектора магнитного контура в модуле. Она и носит название модуля силы Ампера. Формула данного закона математически строится так:

сила ампера

где, B – модуль индукции магнитного контура, I – сила тока, l – длина проводника, α – образуемый угол. Максимальное значение будет при перпендикулярном их пересечении.

Показатель измеряется в ньютонах (условное обозначение – Н) или

что такое сила

. Он является векторной величиной и зависит от вектора индукции и тока.

Существуют и другие формулы для расчета силы Ампера. Но на практике они достаточно редко востребованы и тяжелы для понимания.

Сила тока

Иногда чтобы рассчитать закон Ампера, для начала нужно вычислить силу тока. Существуют несколько формул расчета данной величины. Для расчета ее величины используют:

  • закон Ома для полного участка цепи и ее части,
  • отношение напряжения и суммы сопротивлений,
  • отношение мощности и напряжения.

Самым популярным является отношение количество заряда прошедшего за единицу времени через определенную поверхность к размеру этого интервала. Графически формула выглядит следующим образом:

сила ампера формула

Чтобы найти этот показатель можно пользоваться законом Ома для участка цепи. Он гласит следующее: величина этого показателя равна отношению приложенного напряжения к сопротивлению на измеряемым участке цепи. Записывается формула этого закона следующим образом:

в чём измеряется сила тока

Определить ее также можно, применив формулу закон Ома для полной цепи. Звучит он так: эта величина является отношением приложенного напряжения в цепи и суммы внутреннего сопротивления источника питания и всего сопротивления в цепи. Формула выглядит так:

в чём измеряется сила тока

Рассчитать данную величину можно, в случае если известны мощность и напряжение.

правило левой и правой руки

Важно! Применение каждой конкретной формулы зависит от имеющихся в распоряжении данных.

Согласно утвержденной МСЕ, измеряется сила тока в амперах, и обозначается А (в честь ученого, открывшего ее). Но это не единственный способ обозначения данной величины. Дополнительно измеряется сила тока в Кл/с.

Изучая в общеобразовательных учреждениях данный материал, ученики быстро забывают, как применять правила левой и правой руки, и для чего они вообще нужны. Также часто они не помнят в чём измеряют указанные величины. Ознакомившись с рассмотренным выше материалом, не должно возникнуть трудностей с применением рассмотренных правил и законов на практике.

Правило буравчика

 Правило правой руки

использование, особенности применения для соленоида и формулировка положений

Правило буравчика правой рукиЧтобы определить направленность напряжения в магнитном поле, используется правило буравчика. Способ показывает довольно точные результаты, если поле располагается прямолинейно относительно проводника, по которому пропущен электрический ток. Для определения характеристики силового поля с магнитным моментом дополнительно применяют правило левой и правой руки.

Общие правила

Существует несколько для вариантов, чтобы указать направление перпендикулярного отрезка к двум исходным векторам и определить ориентацию базиса. В физике есть такие важные направления:

  • оборотов тела вокруг центра движения;
  • силового вектора магнитного поля в выбранной точке.

Правило буравчика

Выбор пути аксиальной величины является условным, но он происходит одинаково, поэтому в конечном значении знак остается постоянным. Правила и способы помогают сохранять единый выбор:

  • Правило буравчика и правило правой рукиПравило буравчика. Провод помещается в руку, при этом четыре пальца сжимаются в кулак. Главный палец, который располагается вертикально, покажет путь передвижения заряженных электронов (тока). Остальные пальцы, которые ставятся параллельно друг другу, определят направление передвижения электромагнитных линий.
  • Правило правой руки. При помещении исследуемого кабеля в руку сжатые пальцы показывают путь линий силового поля, а большой — направление тока. При поступательном перемещении проводника вдоль линий, которые определяют напряженность, их движение направлено в ладонь. Вытянутый перпендикулярно большой палец совпадает с перемещением стержня. Если раскрыть кулак, то прямые пальцы определят курс индукционного тока.
  • Правило левой руки. Рука располагается так, чтобы четыре пальца показывали направление движения электронов. Путь индукционных линий направлен в ладонь. Отогнутый палец показывает действие силы на провод. Закон действует для отклонения проводникового стержня, справа и слева от которого располагаются магниты, а он находится под током.

С помощью этих правил выбирается направление векторного произведения и базисов (или одного из двух взаимосвязанных понятий). Прием используется для определения направлений основных величин взамен применения остальных методов, если иметь представление о порядке расположения множителей в соответствующих формулах.

Способы выбора правила сочетаются между собой для вычисления положительного пути произведения векторов и базиса (координатной системы) в пространстве. Базис определяется как скоординированный векторный набор, при этом любой вектор в пространстве представляется в едином варианте линейного соотношения векторов из этого пакета.

Использование правила буравчика из физики приводит к главным выводам:

  • Правило правой рукидвижущийся стержень, стационарный магнит, заряженные электроны располагаются в электромагнитном силовом поле;
  • на положительные и отрицательные частицы оказывается воздействие электромагнитного фона;
  • перемещающийся проводник становится ориентиром для передвижения заряженных электронов, значит силовое поле действует на электрический шунт.

Можно применять специальные правила для определения направляющих характеристик стержня, который движется в электромагнитном поле. Этими формулировками пользуются в различных конкретных ситуациях, но они являются менее общими по значению.

Правая и левая системы координат

Чтобы выяснить направление прямоугольных векторных координат, которые используются для показания отрезков любого курса, исходят из правила для чайников, что абсцисса и ордината направленного луча находятся в исходной точке пространства и совпадают с характеристиками их окончания.

Для случаев, когда координаты не совпадают, нужно сделать:

  • Правило буравчика формулировкаперенос луча так, чтобы его начальная точка находилась в начале координатного пространства, таким образом, абсцисса и ордината истока отрезка совпадают с координатами его окончания;
  • вычитание из координатных показателей конца луча значение абсциссы и ординаты конца отрезка вместо перемещения начальной точки.

На плоскости прямоугольных координат расположение отрезка совпадает с ортогональной проекцией луча на координатную направляющую ось. Правило буравчика позволяет применять правый базис, но отход от негласного закона оговаривается отдельно. Эти правила условны, но сочетание векторов устанавливается так, что для базиса декартовой прямоугольной плоскости с одинаковым масштабированием по любым осям выполняются следующие законы:

  • левые базисы вступают во взаимодействие, если применение правосторонних скоплений неудобно или не представляется возможным;
  • зеркальное отображение правого сочетания базиса является копией левого набора векторов.

Правила согласовываются между собой для определения курса векторного произведения и законов построения (выбора) положительного набора векторных отрезков.

Для векторного произведения

Правило буравчика и правой руки для векторного результата гласит, что, если изобразить отрезки так, чтобы совпадали их истоки, и поворачивать первый вектор по наиболее краткому пути по отношению ко второму лучу, то винт будет вращаться в направлении произведения векторов. В качестве винта подразумевается буравчик с правой нарезанной резьбой или с правым винтиком на конце, который встречается часто в списке рабочих инструментов. Этот закон можно переформулировать для стрелки часов, так как правое вращение винта идентично перемещению указателя на циферблате.

Правило правой руки формулировкаДля векторного произведения через стрелку на циферблате правило применяется, если изобразить отрезки так, чтобы их истоки совпадали. При этом второй луч вращается кратко по траектории ко второму вектору из набора. Направление векторного произведения будет идти к наблюдателю, если он стоит так, что обороты видит по часовому указателю. Буравчик закручивается вглубь часов.

Если при таком положении наблюдателя и однотипном вращении с предыдущим случаем ставятся пальцы кисти справа, как бы сжимая поворачивающийся стержень, то они указывают направление витков. Палец, который располагается под углом 90°, определяет курс векторного произведения.

Если векторы изображаются так, что их истоки находятся в одной точке, палец правой кисти ставится по первому вектору-множителю, а указательный — параллельно второму вектору, то средний приблизительно укажет курс векторного произведения для закона буравчика. Физика в таком случае определяет направление:

  • луча электромагнитных линий;
  • движения электронов, заряженных отрицательно и положительно;
  • силы индукции.

Соотношение отрезков, абсцисс и ординат

Векторное соотношение двух отрезков, которые взаимодействуют в трехмерном пространстве, определяется лучом, расположенным перпендикулярно обоим начальным потокам. Длина произведения векторов равняется значению площади параллелограмма между начальными отрезками. Направление этих двух лучей выбирается так, чтобы три по порядку расположенных вектора из набора и результативных отрезков были правыми. Результат умножения векторов коллинеарного типа приравнивается к нулю, если один из них является отрезком с нулевым значением.

Правило буравчика позволяетДля нахождения произведения пространственных векторов следует определить ориентацию участка, а именно разобраться в том, какие три отрезка относятся к правому и левому положению. При этом необязательна привязка к координатной системе. При выбранной ориентации пространственного участка результат произведения множительных векторов не зависит от левосторонней или правосторонней системы числовых направляющих.

Формулы отличаются по знаку для нахождения координат произведения лучевых векторов через ординаты и абсциссы начальных отрезков в левой и правой системе прямоугольной структуры. Результат сочетания векторов является антикоммутационным, так как в отличие от скалярного результата в итоге имеет также вектор.

Модуль произведения векторов также является результатом перемножения модулей отрезков, если величины располагаются перпендикулярно друг к другу. Значение модуля стремится к нулю в случае коллинеарности лучей. Произведение векторов определяется в физических и технических дополнениях. Например, импульсный момент и действие Лоренца заносятся в данные по форме результата перемножения элементов из векторного набора.

Для упорядоченного набора лучей

Все разнообразные применяемые правила винта или законы обеих рук в электротехнике и физике не являются обязательными к использованию, если направление характеристик электромагнитного поля можно определить основными правилами одновременно со знанием формул для подсчета векторного соотношения. Малораспространенные правила характерны для особых случаев, когда их использование является удобным для быстрого выявления элементарных показателей системы.

Правила для базиса переписаны в виде:

  • Закон буравчикаЗакон для базиса. Если в базисе присутствуют векторы, которые располагаются параллельно осям x, z, y, то большой палец направляется вдоль первого вектора по оси x. Указательный ставится параллельно второму отрезку по оси y, средний располагается вдоль третьего луча по оси z. После расстановки выявляется, что сочетание векторов относится к правостороннему расположению.
  • Закон винта (буравчика) для базиса. Если поворачивать винт и векторы так, чтобы первый отрезок стремился ко второму по наименьшему пути, то буравчик направлением кручения покажет курс третьего вектора базиса (когда он правый).

Такие манипуляции расширяют возможности определения курса в координатном пространстве. Закон буравчика для базиса может заменить общее правило винта, правой кисти и других. Для его применения у наблюдателя должно быть развито некоторое пространственное воображение, так как требуется мысленно осуществлять поворот нарисованных векторов до того момента, пока они не совпадут с базисом. Набор векторов может при этом располагаться случайно.

Принцип для механического вращения

Отрезок вращения взаимно связывается с вектором угловой скорости поворота и лучом, начинающимся в неподвижной точке, приведенным в искомое положение. Величина определяется как произведение векторов. Угловая скорость представляет собой быстроту оборотов материального элемента вокруг центра.

Угловая скорость выражается:

  • Закон буравчика этодля поворотов в двухмерном участке пространства — числом;
  • для трехмерного промежутка — псевдовектором, компоненты которого трансформируются при оборачивании координатной системы и меняют знак противоположно правилам поведения вектора при инверсии;
  • в вариантах общего положения — кососимметрической величиной, меняющей знак при перемене индексации.

Для определения курса модуля отрезка применяются правило винта и правой кисти, эффективно используемые в случае нахождения векторного произведения. Иногда этого хватает, но при реальном вращении законы формулируются в запоминающемся и простом варианте для нахождения направлений:

  • Правило буравчика определениеЗакон буравчика. Если поворачивать винт в направлении вращения точки, то он завинчивается в сторону курса угловой скорости.
  • Закон правой руки. Для этого тело берется правой рукой и поворачивается в направлении четырех пальцев, большой палец, который располагается под углом 90°, покажет путь угловой скорости при таком движении вокруг центра.

Для определения направления момента импульса, который меняется прямо пропорционально угловому вращению (скорости) с коэффициентом положительного импульса, применяются правила для нахождения показателей механического кручения.

Определение силового момента

Крутящий и вращательный момент представляет собой физический формат, равный произведению векторов силы и радиуса, проведенных от центральной оси к точке действия силы. Характеристики показывают силовое действие на твердом предмете.

Правила аналогичны предыдущим случаям, но отличаются незначительными деталями:

  • Закон буравчика определениеПравило винта. Если поворачивать буравчик по курсу, куда сила вращает тело, то инструмент будет завинчиваться или вывинчиваться по путям направления силового момента.
  • Правило правой кисти. Мысленно представляют, что тело в руке, тогда попытка его поворота в направлении вытянутых четырех пальцев (аналогично направляются поворотные усилия) при большом пальце на 90° покажет направление приложения вращательного момента.

Электродинамика и магнитостатика

Магнитная индукция представляет собой векторный фактор, который характеризует силовое поле. Величина показывает влияние магнитного фона на отрицательно и положительно заряженные частицы в исследуемом пространстве. Индукция определяет силу влияния поля на заряд, перемещающийся с заданной скоростью. Для этого случая законы применения описываются так:

  • Правило буравчика по физикеПравило винта. Если поступательное круговое движение буравчика совпадает с направлением заряженных электронов в катушке, то путь поворота ручки инструмента будет совпадать с курсом магнитного вектора полярной индукции, направление при этом зависит от тока.
  • Принцип правой кисти. Если взять стержень в правую кисть так, что отставленный под прямым углом палец демонстрирует курс тока, то другие пальцы будут соответствовать направлению луча магнитной индукции, продуцируемого током. Путь магнитного вектора индукции прокладывается касательно линии отрезков.

Для подвижного проводника

В стержне из металла находится большое число свободных электронов, движение которых характеризуется как хаотичное. Если катушка движется в силовом электромагнитном поле вдоль линий, то фон отклоняет электроны, перемещающиеся одновременно с проводником. Их движение создает ЭДС (электродвижущую силу) и называется электромагнитной наведенной индукцией.

Под действием индукции заряженные частицы передвигаются и накапливаются в одном конце стержня, при этом на другом проявляется нехватка электронов. В результате такой ситуации зарождается положительный заряд и возникает разность потенциалов, появляется напряжение электричества.

Правила буравчика

Ток будет протекать под действием разности потенциалов при подсоединении такой катушки к внешней цепи по замкнутому контуру. При передвижении стержня по направлению силовых линий снижается до нуля воздействие поля на заряды. Не возникает электродвижущая сила, нет напряжения, отсутствует ток электронов.

ЭДС индукции равняется произведению рабочего размера проводника, скорости движения стержня и значения магнитной индукции. Ее направление устанавливается по закону правой руки. Ладонь располагается так, чтобы в нее были направлены линии силового поля, а отогнутый под 90° большой палец ставится вдоль движения стержня. В этом положении четыре распрямленных пальца покажут курс тока индукции.

Нахождение ЭДС по Максвеллу

Электродвижущее давление будет возникать при каждом пересечении стержня и силового поля. Результативным будет перемещение проводника, самого поля или изменение электромагнитных характеристик силового пространства.

ЭДС, полученная в контуре при состыковке его с изменяющимся силовым полем, измеряется скоростью трансформации магнитного потока. Направление индуцированной движущей силы идет так, что продуцируемый ею электрический ток противодействует реконструкции потоков магнитного излучения.

Закон буравчика физикаИзменение тока ведет к реформированию создаваемого им магнитного потока. Проходя через пространство, магнитное излучение стыкуется с соседними проводниками и со своим. В стержне наводится электродвижущая сила, которая носит название самоиндукции. Явление означает поддержку тока при его уменьшении и ослабление движения электронов при увеличении силы тока.

Если вращать буравчик по путям завихрения пространства, где возникают векторы, то его движение покажет направление кручения ротора. Это можно проследить, если четыре сжатых пальца правой кисти поставить по курсу завихрения. В этом случае отогнутый палец укажет путь движения ротора.

При растущем значении магнитного потока большой палец под прямым углом покажет прямое движение силового потока через контурные линии. В случае убывания электромагнитного излучения палец будет свидетельствовать об обратном направлении. Согнутые четыре пальца будут располагаться по путям противоположного направления ЭДС в контуре.

Правило правой руки для соленоида

Для магнитного вектора индукции правила буравчика совпадают с законом Ампера — Максвелла. Но к электротоку через контур добавляется скорость трансформации силового поля через эту конфигурацию, а магнитное поле воспринимается только в случае его перемещения в пределах очертания.

Применение правил левой кисти:

  • Правило правой руки формулаЛадонь ставится так, чтобы индукционные линии входили в центр внутренней стороны, а пальцы соответствовали токовому направлению. Отставленный большой палец определит путь силы, оказывающий давление на стержень со стороны силового поля. Мощь носит наименование силы Ампера.
  • При втором варианте ладонь располагается так, чтобы линии силового поля входили под прямым углом в плоскость руки, а пальцы располагались по направлению перемещения положительных электронов или в противоположную сторону от отрицательных частиц. Тогда палец под углом 90° укажет путь приложения силы Лоренца.

Принцип винта или закон Максвелла для правой руки используется для прямого стержня с током. Но в электротехнике есть много случаев применения катушек, в которых проводник не является прямолинейной формой. Например, соленоид, в котором присутствует витковая обмотка провода.

Правило правой кисти для соленоида: нужно взять катушку индуктивности в правую руку так, чтобы пальцы показывали путь тока в оборотах, отставленный под 90° большой палец определит курс магнитных линий во внутренней части устройства. Зная полярность, легко вычислить путь прохождения электрического тока.

Правые правила

Правила правой руки
F магнитный - сила, которую магнитное поле оказывает на движущийся заряд
Когда заряд помещается в магнитное поле, этот заряд испытывает магнитная сила; когда существуют два условия:
1) заряд движется относительно магнитного поля,
2) скорость заряда имеет компоненту, перпендикулярную направление магнитного поля


Правила правой руки применяются к положительным зарядам или положительный (обычный) ток
При использовании Правых Правил важно помнить что правила предполагают, что заряды движутся в обычном токе (гипотетическом поток положительных зарядов).Для того, чтобы применить любое Правило Правило движущемуся отрицательному заряду, скорость (v) этого заряда должна быть обращена представляют аналогичный обычный ток.


Создание иллюстраций магнитного поля и заряда взаимодействия в 3D
Потому что сила, действующая на движущийся заряд поле перпендикулярно как скорости заряда, так и направлению поля, делая иллюстрации этих взаимодействий, включает использование два символа слева для обозначения движения в или из плоскости страницы.


Правило № 1 для правой руки (RHR # 1) Правило

правой руки № 1 определяет направления магнитной силы, условного тока и магнитного поля. Учитывая любые два тезиса, третий можно найти.

Используя вашу правую руку:
наведите указательный палец в направлении скорости заряда, против , (вспомним обычный ток).

Направьте средний палец в направлении магнитного поля, B.

Ваш большой палец теперь указывает в направлении магнитной силы, F магнитный .


Правило № 2 (RHR # 2)

Правило правой руки № 2 определяет направление магнитного поле вокруг проводника с током и наоборот

Используя вашу правую руку:
Согните пальцы в полукруг вокруг провода, они указывают в Направление магнитного поля, Б

Направьте большой палец в направлении обычного тока.



Применение правил правой руки:

Правые Правила дают только направление магнитного поля. Для того, чтобы определить напряженность магнитного поля, некоторые полезные математические уравнения могут быть применены.



Для длинного прямого провода магнитное поле B составляет: B = m или I / 2пр; где,
м o = 4 п х 10 -7 т · м / а и ос называется проницаемость свободного пространства, r - радиальное расстояние от провода в метрах, а у меня ток в амперах.


Для одной петли провода, магнитное поле, В через центр петли проходит: B = m или I / 2R; где,
м o - проницаемость свободного пространства, а R - радиус круговой петля проволоки, измеряется в метрах. Оба поля для катушки провода и соленоид может быть построен из этого уравнения.

Вопросы для рассмотрения:

1. Протон движется со скоростью 5,0 х 10 6 м / с, когда он сталкивается с магнитным полем величиной 0,40 Тл, и это перпендикулярно на скорость протона. Сделайте набросок этой ситуации и указав направления скорости протона, магнитного поля и магнитного сила.


2.Здесь длинный, прямой провод несет ток, I, 3,0 А. Частица, д с зарядом +6,5 х 10 -6 C, движется параллельно проволоке в указанном направлении на расстоянии r = 0,050 м и скорость против = 280 м / с. Определить величину и направление магнитного поля, испытываемого зарядом.

Рекомендации:

Cutnell, J.и Johnson, K. (1998), Physics, , Vol. 2, Wiley: NY, p. 631, 33, 46 и 49.

Эту страницу предоставили Камило Тафур и Дэн Макиссак


[Вернуться к указателю экспериментов на сиденьях] ,Правило правой руки

- Физика Видео Brightstorm

Итак, давайте поговорим о правиле правой руки. Это одна из самых важных вещей, которая возникает, когда вы впервые изучаете магнитные поля, и действительно она возникает, когда вы делаете перекрестные продукты, возможно, в предварительном исчислении, но люди вроде забывают или, возможно, не брали заранее -Позвольте, давайте поговорим об этом, потому что это не сложно, но легко запутаться, если вы не привыкли к тому, как это работает, и я покажу вам 3 разных правила правой руки, фактически 4, но на самом деле 3 одинаковых а потом один немного другой.

Давайте просто пройдемся и посмотрим, как это работает. Хорошо, поэтому мы начнем с закона силы Лоренца f, равного qv cross b. Хорошо, что перекрестные продукты работают следующим образом: вы берете правую руку, вы указываете большим пальцем в направлении первого вектора, ваши пальцы - в направлении второго вектора, а ладонь указывает в направлении перекрестного произведения, поэтому, когда мы делаем это с помощью закона силы Лоренца, первой векторной скорости, так что мой большой палец всегда должен играть роль скорости.Второе векторное магнитное поле, так что мои пальцы должны играть роль магнитного поля, перекрестное произведение дает силу, а значит, моя ладонь всегда в направлении силы.

Хорошо, так что давайте немного поработаем с этим, но прежде всего я должен показать вам открытую крупную конвенцию, о которой вы можете знать или не знать. Магнитные поля должны быть в трех измерениях, но посмотрите, я рисую все на доске, эта доска представляет собой только двухмерное пространство, так что я могу указывать на то, что я могу указать вверх, но как мне указать на выход или вход.То, как мы это делаем, это то, что у нас есть это соглашение, которое мы говорим: смотрите, когда вы видите крест, это означает, что вы говорите о векторе, который указывает на доску, хорошо? По сути, вы можете думать об этом так же, как вы знаете, когда я помещаю вектор, подобный этому, это стрелка, как бы она выглядела, если бы стрелка указывала на доску? Ну, вы бы увидели перья, и вот что такое крест, перья. Что если он указывает на доску? Что ж, теперь я увижу наконечник стрелки, поэтому я просто делаю маленькую точку, иногда я обведу ее, чтобы указать, что это не просто ошибочная точка, которую я только что надела, но иногда я не особо переживаю например, если у меня их много, очевидно, что это представляет магнитное поле, поэтому в этом случае у меня есть положительный заряд, движущийся вниз в магнитном поле, которое направлено на плату.Хорошо, здесь мы показываем, что палец - это скорость, пальцы - это магнитное поле, и обратите внимание, что моя ладонь теперь направлена ​​вправо, так что это направление силы на этом заряде вправо.

Хорошо, давайте сделаем это. А что, если магнитное поле ослабло, но положительный заряд входит в плату? Хорошо, большой палец, пальцы, и теперь у меня есть сила, которая направлена ​​влево в порядке. Как насчет здесь? Это странно, потому что теперь у меня нет скорости, вместо которой у меня есть сила и магнитное поле, но это все равно весело, я все равно могу делать то же самое.У меня нет скорости, поэтому я еще не знаю, что я делаю с большим пальцем, но у меня есть магнитное поле, так что оно выходит правильно? У меня есть сила, поэтому моя ладонь должна указывать вниз и смотреть на это! Мой большой палец теперь указывает в этом направлении, так что это должно быть направление положительного заряда, но он чувствует, что сила вниз хорошо? Еще один маленький поворот, что, если это отрицательный заряд? Теперь есть очень простой ответ на этот вопрос: вы просто притворяетесь, что это положительный заряд, а затем просто делаете все, что противоположно этому, но есть другой способ, который на самом деле более полезен на практике, потому что электроны имеют отрицательный заряд так много раз на этих На экзаменах вас часто спрашивают об электронах, и вы не хотите всегда делать это так, как если бы это было положительно, а затем просто не слушать это, так что вместо этого вы используете свою левую руку в порядке? Итак, отрицательные заряды, вы используете свою левую руку, положительные заряды, вы используете свою правую руку, и как только я узнаю, что я собираюсь использовать мою левую руку, все идет точно так же, и теперь сила в, и это путь, которым она идет ,

Теперь вы можете задаться вопросом, что происходит с зарядом после того, как он входит в магнитное поле, хорошо получается, что, поскольку сила всегда перпендикулярна скорости, заряды, которые движутся в магнитных полях, всегда движутся по кругу, который называется l'armoire прецессию, так что мы можем видеть это в каждом из примеров, так что это действительно простая идея, если у меня есть заряд, который падает, и сила, которая движется к правильному буму, это нормально, круг l'armoire? Как насчет здесь? Ну, у меня есть заряд, который вступает в силу слева, так что это круг Л'армуара, хорошо? Как насчет здесь? Теперь я иду таким образом, сила идет по кругу, и как насчет этого парня? Сила вошла, так что это будет кружок л'муар, я не могу написать это правильно Но вы видите, что он всегда будет окружать линии магнитного поля, это первая и, вероятно, самая полезная форма правила правой руки, но давайте рассмотрим пару других здесь.

Хорошо, первое, что я хочу упомянуть, и это действительно то же самое, что и происходит, когда у меня есть ток в магнитном поле. Скважинные токи являются движущимися зарядами, поэтому это означает, что в этом магнитном поле только что появилось много зарядов. Ток будет в направлении скорости, поэтому я просто говорю, хорошо, вместо скорости, мой большой палец - это текущая стрела, оставленная в рабочем состоянии, очень, очень, очень простая и в основном та же самая, что просто вместо скорости мой большой палец теперь представляет ток.Большую часть времени мы принимаем соглашение о том, что стрелка, связанная с током, является направлением положительного заряда, так что это все время правая рука, если только они явно не скажут вам, что отрицательные заряды движутся в этом направлении, а затем, конечно, просто левой рукой.

Хорошо, теперь есть два других правила правой руки, и они связаны с магнитными полями, возникающими из-за токов, так что это связано с чем-то, называемым законом биосоварта, или чем-то, называемым законом ампер, поэтому идея заключается в том, что всякий раз, когда у вас есть ток, подобный это, будет магнитное поле, связанное с ним, поэтому, если у меня есть ток, который идет так, будет магнитное поле, которое циркулирует вокруг этого тока, так что это другая физическая ситуация, которую мы не можем ожидать от правой руки Правило должно быть точно таким же, но, надеюсь, в этом случае это почти то же самое.Ток большого пальца, пальцы снова являются магнитным полем, но вместо того, чтобы удерживать их в таком состоянии, вот что мы собираемся сделать, мы будем действовать так, как будто хватаем провод хорошо? Итак, мы собираемся схватить провод, а наши пальцы - это магнитное поле, поэтому это означает, что в этом случае магнитное поле будет циркулировать точно так же, как и мои пальцы вокруг него, если я возьму его так, что означает что выше тока магнитное поле выходит из платы, а под ним оно входит, и вот оно, у меня магнитное поле циркулирует вокруг моего провода именно таким образом.

Хорошо, вот последний, и это один из самых разных вариантов, но он также очень полезен. Что если у меня есть токовая петля? Хорошо, я мог бы сыграть в эту игру так же, как мы только что сделали, и я мог бы сказать: "Хорошо, хорошо, позволь мне схватить провод" 5 хорошо? Хорошо, если я возьму провод таким образом большим пальцем в направлении тока, тогда магнитное поле внутри будет выходить из платы, а снаружи будет входить в плату, так что это точно так же, как у нас просто не было разницы, так почему я говорю что по другому? Хорошо, потому что здесь будет применяться правило правой руки немного иначе.Вам не нужно делать это, вы всегда можете сделать это таким образом, но иногда более полезно вместо этого прикладывать пальцы в направлении тока, и тогда ваш большой палец будет указывать в направлении магнитного поля в центре Токовая петля, конечно, дает нам тот же ответ, который мы получили другим путем, но это связано с тем, что называется магнитным моментом, и поэтому вас могут попросить подумать о магнитных моментах и ​​этих токовых петлях, и это легче, когда вы сосредоточив внимание на этом, чтобы использовать правило правой руки, когда теперь ваш ток - это ваши пальцы, а большой палец - это магнитное поле.

Хорошо, это правило правой руки.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о