قاعدة اليد اليسرى للملف الحالي. حكم اليد اليسرى

ستركز الخطوة الأولى على قاعدة اليد اليمنى. باستخدامه ، يمكنك تحديد اتجاه الخطوط المغناطيسية للموصل الحامل للتيار. للقيام بذلك ، نحتاج إلى معرفة اتجاه التيار في الموصل. مجرد إلقاء نظرة على البطارية أو أقطاب المجمع. نظرًا لأن التيار يتم توجيهه من "+" إلى "-" ، فسوف ينتقل من جانب الموصل المتصل بـ + إلى جانب -. الآن بعد أن تعلمنا اتجاه التيار ، نحتاج إلى "أخذ") اليد اليمنى وثني جميع الأصابع في راحة اليد ، باستثناء الإبهام! كما في الصورة. الآن نحن بحاجة إلى "الاستيلاء" على الموصل ، ولكن بهذه الطريقة إبهامأظهر اتجاه التيار أي تم توجيهه حيث كان التيار). مع هذا الترتيب لليد ، ستشير الأصابع المنحنية حول الموصل إلى اتجاه خطوط مجالها المغناطيسي)

2 خطوة

صافي؟)

الآن دعنا ننتقل إلى تحديد أقطاب الملف مع التيار. يجب علينا مرة أخرى تحديد اتجاه التيار بطريقة مماثلة. بعد ذلك ، نقوم بنفس الشيء تقريبًا ، فقط نترك الأصابع أكثر استقامة ، لكننا عازمة. نقترب من ملفنا ونوجه أصابعنا (كل شيء باستثناء الجزء الكبير البارز) في اتجاه التيار الموجود فيه ، أي أن أصابعنا لم تصبح ، كما كانت ، لفات كاملة للملف). في هذه الحالة ، يُظهر الإبهام الاتجاه إلى القطب الشمالي للملف.
ملاحظة. استطراد صغير) يُظهر الإصبع أيضًا اتجاه الخطوط المغناطيسية التي تمر عبر الملف ، والعكس بالعكس - يُظهر الاتجاه المعاكس للخطوط التي تمر خارج الملف و "تدخل قطبه الجنوبي.

3 خطوات

لنبدأ في فهم قاعدة اليد اليسرى. يجعل من الممكن تحديد اتجاه قوة الأمبير التي تعمل على موصل مع تيار في مجال مغناطيسي لمغناطيس دائم! صوت! =). للتجربة ، نحتاج فقط إلى يد يسرى مستقيمة ، ولكن مع ثني الإصبع الأيمن بمقدار 90 درجة. في المجال المغناطيسي ، يجب وضع اليد بحيث "ينظر" القطب الشمالي إلى الجزء الداخلي من راحة اليد ، أي بحيث يتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي إلى اليد. في ظل هذه الظروف ، نحتاج إلى أصابع مستقيمة للإشارة إلى اتجاه التيار في الموصل. إذا تم أخذ كل شيء في الاعتبار وتم القيام به بشكل صحيح ، فإن ثني الإصبع بمقدار 90 درجة سيظهر اتجاه قوة الأمبير.

بمساعدة قاعدة gimlet ، يتم تحديد اتجاهات الخطوط المغناطيسية (تسمى أيضًا خطوط الحث المغناطيسي) حول الموصل الحامل للتيار.

قاعدة جيمليت: التعريف

تبدو القاعدة نفسها على هذا النحو: عندما يتزامن اتجاه التحرك للأمام مع اتجاه التيار في الموصل قيد الدراسة ، يكون اتجاه دوران مقبض هذا المثقاب هو نفسه اتجاه المجال المغناطيسي للمقبس. تيار.

ويسمى أيضًا قاعدة اليد اليمنى ، وفي هذا السياق يكون التعريف أكثر وضوحًا. إذا قمت بإمساك السلك بيدك اليمنى بحيث يتم تثبيت أربعة أصابع في القبضة ، ويشير الإبهام لأعلى (أي كما نظهر عادةً "class!" بيدنا) ، فسيشير الإبهام إلى الاتجاه الذي يتحرك التيار ، والأصابع الأربعة الأخرى - اتجاه خطوط المجال المغناطيسي

المثقاب عبارة عن برغي بخيط في اليد اليمنى. هم المعيار في التكنولوجيا ، لأنهم يمثلون الغالبية العظمى. بالمناسبة ، يمكن صياغة نفس القاعدة على مثال حركة عقرب الساعة ، لأن المسمار الأيمن ملتوي في هذا الاتجاه.

تطبيق قاعدة gimlet

في الفيزياء ، لا تستخدم قاعدة المخرج فقط لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي للتيار. لذلك ، على سبيل المثال ، ينطبق أيضًا على حساب اتجاه المتجهات المحورية ، ومتجه السرعة الزاوية ، ومتجه الحث المغناطيسي B ، واتجاه تيار الحث مع ناقل الحث المغناطيسي المعروف ، والعديد من الخيارات الأخرى. لكن لكل حالة من هذه الحالات ، فإن القاعدة لها صيغتها الخاصة.

لذلك ، على سبيل المثال ، لحساب متجه المنتج ، فإنه يقول: إذا قمت برسم المتجهات بحيث تتطابق في البداية ، وقمت بنقل متجه العامل الأول إلى متجه العامل الثاني ، فعندئذٍ ستتحرك المخرجة بنفس الطريقة. اتجاه ناقل المنتج.

أو هذه هي الطريقة التي ستبدو بها قاعدة gimlet للدوران الميكانيكي للسرعة: إذا قمت بتدوير المسمار في نفس الاتجاه الذي يدور فيه الجسم ، فسوف يلف في اتجاه السرعة الزاوية.

هذه هي الطريقة التي تبدو بها قاعدة المثقاب للحظة القوى: عندما يدور المسمار في نفس الاتجاه الذي تدور فيه القوى للجسم ، فإن المثقاب سوف يلف في اتجاه اتجاه هذه القوى.

GIM RULE لموصل مستقيم مع تيار

يعمل على تحديد اتجاه الخطوط المغناطيسية (خطوط الحث المغناطيسي)
حول موصل مستقيم يحمل التيار.

إذا تزامن اتجاه الحركة الانتقالية للثقب مع اتجاه التيار في الموصل ، فإن اتجاه دوران المقبض المخروطي يتزامن مع اتجاه خطوط المجال المغناطيسي للتيار.

افترض أن الموصل ذو التيار يقع عموديًا على مستوى الورقة:
1. اتجاه البريد الإلكتروني تيار منا (إلى الطائرة الورقية)

وفقًا لقاعدة gimlet ، سيتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة.

بعد ذلك ، وفقًا لقاعدة gimlet ، سيتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي عكس اتجاه عقارب الساعة.

قاعدة اليد اليمنى للملف اللولبي ، أي لفائف التيار

يعمل على تحديد اتجاه الخطوط المغناطيسية (خطوط الحث المغناطيسي) داخل الملف اللولبي.

إذا أمسكت الملف اللولبي براحة يدك اليمنى بحيث يتم توجيه أربعة أصابع على طول التيار في المنعطفات ، فإن وضع الإبهام جانبًا سيُظهر اتجاه خطوط المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي.

1. كيف يتفاعل ملفان مع بعضهما البعض مع التيار؟

2. كيف يتم توجيه التيارات في الأسلاك إذا كانت قوى التفاعل موجهة كما في الشكل؟

3. موصلان متوازيان مع بعضهما البعض. حدد اتجاه التيار في موصل LED.

نتطلع إلى الدرس التالي عن "5"!

مثير للإعجاب

من المعروف أن الموصلات الفائقة (المواد التي ليس لها مقاومة كهربائية تقريبًا عند درجات حرارة معينة) يمكن أن تخلق مجالات مغناطيسية قوية جدًا. تم إجراء تجارب لإثبات مثل هذه المجالات المغناطيسية. بعد تبريد الموصل الخزفي الفائق بالنيتروجين السائل ، تم وضع مغناطيس صغير على سطحه. كانت القوة الطاردة للمجال المغناطيسي للموصل الفائق عالية جدًا لدرجة أن المغناطيس ارتفع ، وحلق في الهواء وحلق فوق الموصل الفائق حتى فقد الموصل الفائق ، عند تسخينه ، خصائصه غير العادية.

لقد تم إنجاز الكثير منذ اختراع الكهرباء. عمل علميفي الفيزياء لدراسة خصائصها وميزاتها وتأثيرها على بيئة. جعلت قاعدة gimlet علامتها المهمة على دراسة المجال المغناطيسي ، وقانون اليد اليمنى للملف الأسطواني للسلك يسمح بفهم أعمق للعمليات التي تحدث في الملف اللولبي ، وقاعدة اليد اليسرى تميز القوى التي تؤثر على الموصل مع التيار. بفضل اليد اليمنى واليسرى ، بالإضافة إلى تقنيات الذاكرة ، يمكن دراسة هذه الأنماط وفهمها بسهولة.

مبدأ gimlet

لفترة طويلة ، تمت دراسة الخصائص المغناطيسية والكهربائية للمجال بشكل منفصل بواسطة الفيزياء. ومع ذلك ، في عام 1820 ، اكتشف العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد الخصائص المغناطيسية لسلك كهربائي خلال محاضرة عن الفيزياء في الجامعة. تم العثور أيضًا على اعتماد اتجاه الإبرة المغناطيسية على اتجاه تدفق التيار في الموصل.

أثبتت التجربة التي تم إجراؤها وجود مجال بخصائص مغناطيسية حول سلك يحمل تيارًا تتفاعل معه إبرة أو بوصلة ممغنطة. اتجاه تدفق "التغيير" يجعل إبرة البوصلة تدور في اتجاهين متعاكسين ، والسهم نفسه يقع بشكل عرضي في المجال الكهرومغناطيسي.

لتحديد اتجاه التدفقات الكهرومغناطيسية ، يتم استخدام قاعدة المثقاب ، أو قانون البرغي الأيمن ، والذي ينص على أنه من خلال شد المسمار على طول مسار تدفق التيار الكهربائي في التحويل ، فإن الطريقة التي يتم بها تدوير المقبض ستضبط اتجاه تدفقات EM لخلفية "التغيير".

من الممكن أيضًا استخدام قاعدة ماكسويل لليد اليمنى: عندما يتم توجيه إصبع اليد اليمنى المنسحب على طول مسار تدفق الكهرباء ، فإن الأصابع المتبقية ستظهر اتجاه المجال الكهرومغناطيسي.

باستخدام هذين المبدأين ، سيتم الحصول على نفس التأثير ، وتستخدم لتحديد التدفقات الكهرومغناطيسية.

قانون اليد اليمنى للملف اللولبي

ينطبق مبدأ اللولب المدروس أو انتظام ماكسويل لليد اليمنى على سلك مستقيم مع تيار. ومع ذلك ، في الهندسة الكهربائية ، توجد أجهزة لا يوجد فيها الموصل بشكل مستقيم ، ولا ينطبق عليها قانون المسمار. بادئ ذي بدء ، هذا ينطبق على المحاثات والملفات اللولبية. الملف اللولبي ، كنوع من المحرِّض ، هو لف أسطواني من الأسلاك ، طوله أكبر بعدة مرات من قطر الملف اللولبي. يختلف مغو الحث عن الملف اللولبي فقط في طول الموصل نفسه ، والذي يمكن أن يكون أصغر عدة مرات.

عالم رياضيات فرنسي و الفيزياء A-M. اكتشف أمبير وأثبت ، بفضل تجاربه ، أنه عندما يمر التيار الكهربائي عبر خنق الحث ، فإن مؤشرات البوصلة في نهايات الملف الأسطواني للسلك تحول نهاياتها العكسية على طول التدفقات غير المرئية للمجال الكهرومغناطيسي. أثبتت مثل هذه التجارب أن مجالًا مغناطيسيًا يتشكل بالقرب من المحرِّض مع التيار ، وأن اللف الأسطواني للسلك يشكل أقطابًا مغناطيسية. المجال الكهرومغناطيسي المثير بالتيار الكهربائي للملف الأسطواني للسلك مشابه للحقل المغناطيسي للمغناطيس الدائم - تمثل نهاية الملف الأسطواني للسلك ، الذي تنبثق منه التدفقات الكهرومغناطيسية ، القطب الشمالي ، ويمثل الطرف المقابل هو الجنوب.

للتعرف على الأقطاب المغناطيسية وتوجيه الخطوط الكهرومغناطيسية في المحرِّض مع التيار ، يتم استخدام قاعدة اليد اليمنى للملف اللولبي. تقول أنه إذا أخذت هذا الملف بيدك ، ضع أصابع راحة اليد مباشرة في مسار تدفق الإلكترونات في المنعطفات ، فالإبهام ، الذي يتحرك 90 درجة ، سيضبط اتجاه الخلفية الكهرومغناطيسية في منتصف الملف اللولبي - قطبه الشمالي. وفقًا لذلك ، بمعرفة موضع الأقطاب المغناطيسية للملف الأسطواني للسلك ، من الممكن تحديد مسار تدفق الإلكترون في المنعطفات.

قانون اليد اليسرى

هانز كريستيان أورستد ، بعد اكتشاف ظاهرة المجال المغناطيسي بالقرب من تحويلة ، شارك نتائجه بسرعة مع معظم العلماء في أوروبا. نتيجة لذلك ، كشف Ampere A.-M ، باستخدام أساليبه الخاصة ، بعد فترة قصيرة من الزمن للجمهور عن تجربة حول السلوك المحدد لاثنين من التحويلات المتوازية مع التيار الكهربائي. أثبتت صياغة التجربة أن الأسلاك الموضوعة على التوازي ، والتي من خلالها تتدفق الكهرباء في اتجاه واحد ، تتحرك بشكل متبادل تجاه بعضها البعض. ووفقًا لذلك ، فإن مثل هذه التحويلات سوف تتنافر ، بشرط أن يتم توزيع "التغيير" المتدفق فيها في اتجاهات مختلفة. شكلت هذه التجارب أساس قوانين أمبير.

تسمح لنا الاختبارات بالتعبير عن الاستنتاجات الرئيسية:

1. المغناطيس الدائم ، موصل "عكسي" ، جسيم متحرك مشحون كهربائيًا له منطقة كهرومغناطيسية حولهم ؛
2. يخضع الجسيم المشحون المتحرك في هذه المنطقة لبعض التأثير من الخلفية الكهرومغناطيسية ؛
3. "الانعكاس" الكهربائي هو الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة ، على التوالي ، تعمل الخلفية الكهرومغناطيسية على التحويلة بالكهرباء.

تؤثر الخلفية الكهرومغناطيسية على التحويلة بـ "تغيير" نوع من الضغط يسمى قوة أمبير. يمكن تحديد هذه الخاصية من خلال الصيغة:

FA = IBΔlsinα ، حيث:

• FA هي قوة أمبير.
• أنا هو شدة الكهرباء.
• B هو ناقل وحدة الحث المغناطيسي ؛
• Δl هو حجم التحويلة ؛
• α هي الزاوية بين الاتجاه B ومسار الكهرباء في السلك.

بشرط أن تكون الزاوية α تسعين درجة ، فإن هذه القوة هي الأكبر. وفقًا لذلك ، إذا كانت هذه الزاوية تساوي صفرًا ، فإن القوة تساوي صفرًا. يتم الكشف عن محيط هذه القوة من خلال نمط اليد اليسرى.

إذا درست قاعدة gimlet وقاعدة اليد اليسرى ، فستحصل على جميع الإجابات لتشكيل حقول EM وتأثيرها على الموصلات. بفضل هذه القواعد ، من الممكن حساب محاثة الملفات ، وإذا لزم الأمر ، تكوين تيارات مضادة. يعتمد مبدأ بناء المحركات الكهربائية على قوى أمبير بشكل عام وقاعدة اليد اليسرى بشكل خاص.

فيديو

لفترة طويلة ، تمت دراسة المجالات الكهربائية والمغناطيسية بشكل منفصل. ولكن في عام 1820 ، اكتشف العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد ، أثناء محاضرة في الفيزياء ، أن الإبرة المغناطيسية تدور بالقرب من موصل يحمل تيارًا (انظر الشكل 1). أثبت هذا التأثير المغناطيسي للتيار. بعد إجراء العديد من التجارب ، وجد أورستد أن دوران الإبرة المغناطيسية يعتمد على اتجاه التيار في الموصل.

أرز. 1. تجربة Oersted

من أجل تخيل المبدأ الذي تدور به الإبرة المغناطيسية بالقرب من الموصل الحامل للتيار ، ضع في اعتبارك المنظر من نهاية الموصل (انظر الشكل 2 ، يتم توجيه التيار إلى الشكل ، - من الشكل) ، بالقرب منه يتم تثبيت الإبر المغناطيسية. بعد تمرير التيار ، ستصطف الأسهم بطريقة معينة ، بأقطاب متقابلة مع بعضها البعض. نظرًا لأن الأسهم المغناطيسية تصطف بشكل عرضي مع الخطوط المغناطيسية ، فإن الخطوط المغناطيسية للموصل المباشر مع التيار هي دوائر ، ويعتمد اتجاهها على اتجاه التيار في الموصل.

أرز. 2. موقع الأسهم المغناطيسية بالقرب من موصل مباشر مع التيار

للحصول على عرض مرئي أكثر للخطوط المغناطيسية للموصل مع التيار ، يمكن إجراء التجربة التالية. إذا تم سكب برادة الحديد حول الموصل بالتيار ، فبعد فترة من الوقت ، بعد أن سقطت البرادة في المجال المغناطيسي للموصل ، ستصبح ممغنطة وتوضع في دوائر تغطي الموصل (انظر الشكل 3).

أرز. 3. موقع برادة الحديد حول الموصل مع التيار ()

لتحديد اتجاه الخطوط المغناطيسية بالقرب من موصل مع التيار ، هناك حكم gimlet(قاعدة اللولب اليمنى) - إذا قمت ببرغي المثقاب في اتجاه التيار في الموصل ، فإن اتجاه دوران المقبض المخروطي سيشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي للتيار (انظر الشكل 4) .

أرز. 4. قاعدة جيمليت ()

تستطيع ايضا استخذام حكم اليد اليمنى- إذا وجهت إبهام يدك اليمنى في اتجاه التيار في الموصل ، فإن أربعة أصابع منحنية ستشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي للتيار (انظر الشكل 5).

أرز. 5. قاعدة اليد اليمنى ()

تعطي كلتا القاعدتين نفس النتيجة ويمكن استخدامهما لتحديد اتجاه التيار على طول اتجاه خطوط المجال المغناطيسي.

بعد اكتشاف ظاهرة ظهور مجال مغناطيسي بالقرب من موصل مع التيار ، أرسل أورستد نتائج أبحاثه إلى معظم العلماء البارزين في أوروبا. بعد تلقي هذه البيانات ، بدأ عالم الرياضيات والفيزيائي الفرنسي أمبير سلسلة تجاربه وبعد فترة أظهر للجمهور تجربة تفاعل موصلين متوازيين مع التيار. وجد أمبير أنه إذا تدفق موصلين متوازيين في اتجاه واحد ، فإن هذه الموصلات تجتذب (انظر الشكل 6 ب) إذا كان التيار يتدفق في اتجاهين متعاكسين ، فإن الموصلات تتنافر (انظر الشكل 6 أ).

أرز. 6. تجربة أمبير ()

استخلص أمبير الاستنتاجات التالية من تجاربه:

1. يوجد مجال مغناطيسي حول مغناطيس ، أو موصل ، أو جسيم متحرك مشحون كهربائيًا.

2. يعمل مجال مغناطيسي مع بعض القوة على جسيم مشحون يتحرك في هذا المجال.

3. التيار الكهربائي عبارة عن حركة موجهة للجسيمات المشحونة ، لذا فإن المجال المغناطيسي يعمل على موصل يحمل تيارًا.

يوضح الشكل 7 مستطيلًا من السلك ، يظهر فيه اتجاه التيار بواسطة الأسهم. باستخدام قاعدة gimlet ، ارسم خطًا مغناطيسيًا واحدًا بالقرب من جوانب المستطيل ، مشيرًا إلى اتجاهه بسهم.

أرز. 7. توضيح للمشكلة

المحلول

على طول جانبي المستطيل (الإطار الموصّل) نقوم بربط مثقاب وهمي في اتجاه التيار.

بالقرب من الجانب الأيمن من الإطار ، ستخرج الخطوط المغناطيسية من النمط الموجود على يسار الموصل وتدخل مستوى النموذج على يمينه. يشار إلى ذلك من خلال قاعدة السهم كنقطة على يسار الموصل وصليب على يمينه (انظر الشكل 8).

وبالمثل ، نحدد اتجاه الخطوط المغناطيسية بالقرب من الجوانب الأخرى للإطار.

أرز. 8. توضيح المشكلة

أظهرت تجربة Ampere ، التي تم فيها تثبيت إبر مغناطيسية حول الملف ، أنه عندما يتدفق التيار عبر الملف ، تم تثبيت الأسهم إلى نهايات الملف اللولبي بأقطاب مختلفة على طول الخطوط التخيلية (انظر الشكل 9). أظهرت هذه الظاهرة أن هناك مجالًا مغناطيسيًا بالقرب من الملف مع التيار ، وكذلك أن الملف اللولبي له أقطاب مغناطيسية. إذا قمت بتغيير اتجاه التيار في الملف ، فسوف تستدير الإبر المغناطيسية.

أرز. 9. خبرة أمبير. تشكيل مجال مغناطيسي بالقرب من ملف مع التيار

لتحديد الأقطاب المغناطيسية للملف بالتيار ، حكم اليد اليمنى للملف اللولبي(انظر الشكل 10) - إذا أمسكت الملف اللولبي براحة يدك اليمنى ، مشيرةً بأربعة أصابع في اتجاه التيار في المنعطفات ، فإن الإبهام سيُظهر اتجاه خطوط المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي ، وذلك هو القطب الشمالي. تسمح لك هذه القاعدة بتحديد اتجاه التيار في لفات الملف من خلال موقع أقطابها المغناطيسية.

أرز. 10. قاعدة اليد اليمنى لملف لولبي مع التيار

حدد اتجاه التيار في الملف والأقطاب عند المصدر الحالي إذا كانت الأقطاب المغناطيسية المشار إليها في الشكل 11 تحدث أثناء مرور التيار في الملف.

أرز. 11. توضيح للمشكلة

المحلول

وفقًا لقاعدة اليد اليمنى للملف اللولبي ، قم باللف حول الملف بحيث يشير الإبهام إلى القطب الشمالي. ستشير أربعة أصابع منحنية إلى اتجاه التيار لأسفل الموصل ، وبالتالي يكون القطب الأيمن للمصدر الحالي موجبًا (انظر الشكل 12).

أرز. 12. توضيح المشكلة

في هذا الدرس ، درسنا ظاهرة حدوث مجال مغناطيسي بالقرب من موصل يحمل تيارًا مباشرًا وملفًا يحمل تيارًا (الملف اللولبي). كما تمت دراسة قواعد إيجاد الخطوط المغناطيسية لهذه الحقول.

فهرس

1. أ. بيريشكين ، إي. جوتنيك. الفيزياء 9. - بوستارد ، 2006.
2. ج. ستيبانوفا. مجموعة من المشاكل في الفيزياء. - م: التنوير ، 2001.
3. أ. فاديفا. اختبارات الفيزياء (الصفوف 7-11). - م ، 2002.
4. V. Grigoriev ، G.Myakishev القوى في الطبيعة. - م: نوكا ، 1997.

الواجب المنزلي

1. بوابة الإنترنت Clck.ru ().
2. بوابة الإنترنت Class-fizika.narod.ru ().
3. مهرجان بوابة الإنترنت. 1september.ru ().