قانون دست چپ برای سیم پیچ فعلی. قانون دست چپ

اولین قدم بر روی قانون دست راست تمرکز خواهد کرد. با آن می توانید جهت خطوط مغناطیسی یک هادی حامل جریان را تعیین کنید. برای این کار باید جهت جریان در هادی را بدانیم. فقط به قطب باتری یا باتری نگاه کنید. از آنجایی که جریان از "+" به "-" هدایت می شود، از سمت هادی متصل به + به سمت - می رود. اکنون که جهت جریان را یاد گرفتیم، باید دست راست را "بگیریم") و تمام انگشتان را به جز انگشت شست در کف دست خم کنیم! همانطور که در تصویر است. اکنون باید هادی را "چنگ" کنیم، اما به گونه ای که شستجهت جریان را نشان داد. به جایی که جریان بود هدایت شد). با این ترتیب دست، انگشتان خم شده در اطراف هادی جهت خطوط میدان مغناطیسی آن را نشان می دهد)

2 مرحله

واضح است؟)

حالا بیایید به تعیین قطب های یک سیم پیچ با جریان برویم. ما باید دوباره جهت جریان را به روشی مشابه تعیین کنیم. پس از آن، تقریباً همین کار را انجام می دهیم، فقط انگشتان را صاف تر، اما خمیده می گذاریم. ما به سیم پیچ خود نزدیک می شویم و انگشتان خود را (همه چیز به جز بزرگ بیرون زده) در جهت جریان موجود در آن هدایت می کنیم، یعنی انگشتان ما به طور معمول تبدیل به چرخش کامل سیم پیچ نشده اند. در این حالت، شست جهت قطب شمال سیم پیچ را نشان می دهد.
P.S. یک انحراف کوچک) انگشت همچنین جهت خطوط مغناطیسی را نشان می دهد که از سیم پیچ عبور می کنند و بالعکس - جهت مخالف خطوطی را نشان می دهد که از بیرون سیم پیچ عبور می کنند و " وارد قطب جنوب آن می شوند.

3 مرحله

بیایید شروع به درک قانون دست چپ کنیم. این امکان را فراهم می کند تا جهت نیروی آمپر وارد بر هادی با جریان در میدان مغناطیسی یک آهنربای دائمی را تعیین کنیم! VO! =). برای آزمایش، ما فقط به یک دست چپ مستقیم نیاز داریم، اما با انگشت راست 90 درجه خم شده است. در میدان مغناطیسی، دست باید طوری قرار گیرد که قطب شمال به قسمت داخلی کف دست «نگاه» کند، یعنی. به طوری که خطوط میدان مغناطیسی به سمت عقربه هدایت می شوند. در این شرایط به انگشتان مستقیم نیاز داریم تا جهت جریان در رسانا را نشان دهند. اگر همه چیز در نظر گرفته شود و به درستی انجام شود، انگشت خم شده 90 درجه جهت نیروی آمپر را نشان می دهد.

با کمک قاعده گیملت، جهت خطوط مغناطیسی (به آنها خطوط القایی مغناطیسی نیز گفته می شود) در اطراف یک هادی حامل جریان تعیین می شود.

قانون گیملت: تعریف

این قانون به خودی خود اینگونه به نظر می رسد: هنگامی که جهت حرکت گیره به جلو با جهت جریان در هادی مورد مطالعه منطبق باشد، جهت چرخش دسته این گیره با جهت میدان مغناطیسی آن برابر است. جاری.

به آن قانون دست راست نیز می گویند و در این زمینه تعریف بسیار واضح تر است. اگر سیم را با دست راست خود بگیرید به طوری که چهار انگشت در یک مشت فشرده شود و انگشت شست به سمت بالا باشد (یعنی همانطور که معمولاً با دست خود "کلاس" را نشان می دهیم)، آنگاه انگشت شست نشان می دهد که در کدام جهت جریان در حال حرکت است و چهار انگشت دیگر - جهت خطوط میدان مغناطیسی

گیملت پیچی با رزوه سمت راست است. آنها استاندارد در فناوری هستند، زیرا آنها اکثریت قریب به اتفاق را نشان می دهند. به هر حال، همین قانون را می توان در مثال حرکت عقربه ساعت تنظیم کرد، زیرا پیچ سمت راست در این جهت پیچ خورده است.

کاربرد قاعده گیملت

در فیزیک، قانون گیملت نه تنها برای تعیین جهت میدان مغناطیسی جریان استفاده می شود. بنابراین، برای مثال، برای محاسبه جهت بردارهای محوری، بردار سرعت زاویه ای، بردار القای مغناطیسی B، جهت جریان القایی با بردار القای مغناطیسی شناخته شده، و بسیاری از گزینه های دیگر نیز کاربرد دارد. اما برای هر یک از این موارد، قانون فرمول خاص خود را دارد.

مثلاً برای محاسبه بردار حاصل ضرب می‌گوید: اگر بردارها را طوری ترسیم کنید که در ابتدا بر هم منطبق باشند و بردار عامل اول را به بردار عامل دوم منتقل کنید، آنگاه گیملت که به همین ترتیب حرکت می‌کند پیچ ​​می‌شود. جهت بردار محصول

یا قانون گیملت برای چرخش مکانیکی سرعت به این صورت به نظر می رسد: اگر پیچ را در همان جهتی که بدنه می چرخد ​​بچرخانید، در جهت سرعت زاویه ای پیچ می شود.

قانون گیملت برای لحظه نیروها به این صورت است: وقتی پیچ در همان جهتی که نیروها بدن را می چرخانند بچرخد، گیره در جهت این نیروها پیچ می شود.

GIM RULE برای هادی مستقیم با جریان

برای تعیین جهت خطوط مغناطیسی (خطوط القای مغناطیسی)
در اطراف یک هادی مستقیم حامل جریان.

اگر جهت حرکت انتقالی گیملت با جهت جریان در هادی منطبق باشد، جهت چرخش دسته گیره با جهت خطوط میدان مغناطیسی جریان مطابقت دارد.

فرض کنید یک هادی با جریان عمود بر صفحه ورق قرار دارد:
1. جهت ایمیل جریان از ما (به صفحه ورق)

طبق قانون گیملت، خطوط میدان مغناطیسی در جهت عقربه های ساعت هدایت می شوند.

سپس، طبق قانون گیملت، خطوط میدان مغناطیسی در خلاف جهت عقربه های ساعت هدایت می شوند.

قانون دست راست برای شیر برقی، یعنی. سیم پیچ با جریان

برای تعیین جهت خطوط مغناطیسی (خطوط القای مغناطیسی) در داخل شیر برقی کار می کند.

اگر شیر برقی را با کف دست راست خود بگیرید به طوری که چهار انگشت در امتداد جریان در پیچ ها هدایت شوند، انگشت شست کنار گذاشته شده جهت خطوط میدان مغناطیسی داخل شیر برقی را نشان می دهد.

1. 2 سیم پیچ با جریان چگونه با یکدیگر تعامل دارند؟

2. اگر نیروهای اندرکنش مانند شکل هدایت شوند، جریان های سیم ها چگونه هدایت می شوند؟

3. دو هادی موازی یکدیگر هستند. جهت جریان در هادی LED را نشان دهید.

منتظر درس بعدی در مورد "5" هستیم!

جالب هست

شناخته شده است که ابررساناها (موادی که در دماهای خاص مقاومت الکتریکی تقریباً صفر دارند) می توانند میدان های مغناطیسی بسیار قوی ایجاد کنند. آزمایش هایی برای نشان دادن چنین میدان های مغناطیسی انجام شده است. پس از خنک شدن ابررسانای سرامیکی با نیتروژن مایع، آهنربای کوچکی روی سطح آن قرار داده شد. نیروی دافعه میدان مغناطیسی ابررسانا به قدری زیاد بود که آهنربا بلند شد، در هوا معلق بود و بر روی ابررسانا معلق بود تا زمانی که ابررسانا وقتی گرم شد خواص فوق العاده خود را از دست داد.

از زمان اختراع الکتریسیته کارهای زیادی انجام شده است. کار علمیدر فیزیک به بررسی ویژگی ها، ویژگی ها و تأثیر آن بر محیط. قانون گیملت علامت قابل توجهی را در مطالعه میدان مغناطیسی ایجاد کرده است، قانون دست راست برای سیم پیچ استوانه ای یک سیم اجازه می دهد تا درک عمیق تری از فرآیندهای در حال وقوع در شیر برقی داشته باشیم، و قانون دست چپ نیروها را مشخص می کند. که بر هادی با جریان تأثیر می گذارد. به لطف دست راست و چپ و همچنین تکنیک های یادگاری، این الگوها به راحتی قابل مطالعه و درک هستند.

اصل گیملت

برای مدت طولانی، ویژگی های مغناطیسی و الکتریکی میدان به طور جداگانه توسط فیزیک مورد مطالعه قرار می گرفت. با این حال، در سال 1820، دانشمند دانمارکی، هانس کریستین اورستد، کاملاً تصادفی، خواص مغناطیسی یک سیم با الکتریسیته را در طی یک سخنرانی در مورد فیزیک در دانشگاه کشف کرد. وابستگی جهت سوزن مغناطیسی به جهت جریان جریان در هادی نیز پیدا شد.

آزمایش انجام شده وجود میدانی با ویژگی های مغناطیسی در اطراف سیم حامل جریان را اثبات می کند که یک سوزن یا قطب نما مغناطیسی شده به آن واکنش نشان می دهد. جهت گیری جریان "تغییر" باعث می شود که سوزن قطب نما در جهت مخالف بچرخد، خود فلش به صورت مماس بر میدان الکترومغناطیسی قرار دارد.

برای شناسایی جهت جریان های الکترومغناطیسی از قانون گیملت یا قانون پیچ سمت راست استفاده می شود که بیان می کند با پیچاندن پیچ در طول مسیر جریان الکتریکی در شنت، نحوه چرخش دسته تنظیم می شود. جهت گیری جریان های EM پس زمینه "تغییر".

همچنین می توان از قانون دست راست ماکسول استفاده کرد: هنگامی که انگشت جمع شده دست راست در امتداد جریان الکتریسیته جهت گیری می کند، آنگاه انگشتان گره شده باقیمانده جهت میدان الکترومغناطیسی را نشان می دهند.

با استفاده از این دو اصل، همان اثر به دست می آید که برای تعیین شارهای الکترومغناطیسی استفاده می شود.

قانون دست راست برای شیر برقی

اصل پیچ در نظر گرفته شده یا نظم ماکسول برای دست راست برای سیم مستقیم با جریان قابل اعمال است. اما در مهندسی برق وسایلی وجود دارد که هادی در آنها مستقیم قرار ندارد و قانون پیچ برای آن قابل اجرا نیست. اول از همه، این در مورد سلف ها و سلونوئیدها صدق می کند. سلونوئید به عنوان نوعی سلف، سیم پیچی استوانه ای شکلی است که طول آن چند برابر قطر شیر برقی است. سلف سلف با سلونوئید فقط در طول خود هادی تفاوت دارد که می تواند چندین برابر کوچکتر باشد.

ریاضیدان فرانسوی و فیزیک A-M. آمپر، به لطف آزمایشات خود، دریافت و ثابت کرد که وقتی جریان الکتریکی از چوک القایی عبور می کند، نشانگرهای قطب نما در انتهای سیم پیچ استوانه ای سیم، انتهای معکوس خود را در امتداد جریان های نامرئی میدان EM می چرخانند. چنین آزمایشاتی ثابت کرد که یک میدان مغناطیسی در نزدیکی سلف با جریان تشکیل می شود و سیم پیچ استوانه ای سیم قطب های مغناطیسی را تشکیل می دهد. میدان الکترومغناطیسی تحریک شده توسط جریان الکتریکی سیم پیچ استوانه ای سیم شبیه به میدان مغناطیسی یک آهنربای دائمی است - انتهای سیم پیچ استوانه ای سیم، که از آن شارهای EM خارج می شود، نشان دهنده قطب شمال است و طرف مقابل جنوب است.

برای تشخیص قطب های مغناطیسی و جهت گیری خطوط EM در سلف با جریان، از قانون سمت راست برای شیر برقی استفاده می شود. می گوید که اگر این سیم پیچ را با دست خود بگیرید، انگشتان کف دست را مستقیماً در مسیر جریان الکترون ها در پیچ ها قرار دهید، انگشت شست با حرکت نود درجه، جهت پس زمینه الکترومغناطیسی را در وسط قرار می دهد. شیر برقی - قطب شمال آن. بر این اساس، با دانستن موقعیت قطب های مغناطیسی سیم پیچ استوانه ای سیم، می توان مسیر جریان الکترون در پیچ ها را تعیین کرد.

قانون دست چپ

هانس کریستین اورستد، پس از کشف پدیده میدان مغناطیسی نزدیک یک شانت، به سرعت نتایج خود را با اکثر دانشمندان در اروپا در میان گذاشت. در نتیجه، آمپر A.-M. با استفاده از روش های خاص خود، پس از مدت کوتاهی آزمایشی را در مورد رفتار خاص دو شنت موازی با جریان الکتریکی برای عموم آشکار کرد. فرمول آزمایش ثابت کرد که سیم هایی که به صورت موازی قرار گرفته اند، که از طریق آنها الکتریسیته در یک جهت جریان دارد، متقابلاً به سمت یکدیگر حرکت می کنند. بر این اساس، چنین شنت ها یکدیگر را دفع می کنند، مشروط بر اینکه "تغییر" جاری در آنها در جهات مختلف توزیع شود. این آزمایشات اساس قوانین آمپر را تشکیل دادند.

آزمایش ها به ما امکان می دهند که نتیجه گیری های اصلی را بیان کنیم:

1. یک آهنربای دائمی، یک رسانای برگشت پذیر، یک ذره متحرک دارای بار الکتریکی دارای یک ناحیه EM در اطراف خود هستند.
2. یک ذره باردار در حال حرکت در این منطقه تحت تأثیر برخی از پس زمینه EM قرار دارد.
3. "معکوس" الکتریکی حرکت جهت گیری ذرات باردار است، به ترتیب، پس زمینه الکترومغناطیسی بر روی شنت با الکتریسیته عمل می کند.

پس زمینه EM با "تغییر" نوعی فشار به نام نیروی آمپر روی شانت تاثیر می گذارد. این ویژگی را می توان با فرمول تعیین کرد:

FA=IBΔlsinα، جایی که:

• FA نیروی آمپر است.
• من شدت الکتریسیته است.
• B بردار مدول القای مغناطیسی است.
• Δl اندازه شانت است.
• α زاویه بین جهت B و جریان الکتریسیته در سیم است.

به شرطی که زاویه α نود درجه باشد، این نیرو بیشترین مقدار را دارد. بر این اساس، اگر این زاویه صفر باشد، نیرو صفر است. کانتور این نیرو با الگوی دست چپ آشکار می شود.

اگر قانون gimlet و قانون دست چپ را مطالعه کنید، تمام پاسخ های تشکیل فیلدهای EM و تأثیر آنها بر هادی ها را خواهید گرفت. به لطف این قوانین، می توان اندوکتانس سیم پیچ ها را محاسبه کرد و در صورت لزوم، جریان های مخالف را تشکیل داد. اصل ساخت موتورهای الکتریکی بر اساس نیروهای آمپر به طور کلی و قانون دست چپ به طور خاص است.

ویدئو

برای مدت طولانی، میدان های الکتریکی و مغناطیسی به طور جداگانه مورد مطالعه قرار گرفتند. اما در سال 1820، دانشمند دانمارکی هانس کریستین اورستد، در طی یک سخنرانی در مورد فیزیک، کشف کرد که سوزن مغناطیسی نزدیک یک هادی حامل جریان می چرخد ​​(شکل 1 را ببینید). این اثر مغناطیسی جریان را ثابت کرد. پس از انجام چندین آزمایش، ارستد دریافت که چرخش سوزن مغناطیسی به جهت جریان در هادی بستگی دارد.

برنج. 1. تجربه ارستد

به منظور تصور اصل چرخش سوزن مغناطیسی در نزدیکی هادی حامل جریان، نمای انتهای هادی را در نظر بگیرید (شکل 2 را ببینید، جریان به سمت شکل هدایت می شود - از شکل)، که در نزدیکی آن قرار دارد. سوزن های مغناطیسی نصب شده است. پس از عبور جریان، فلش ها به شکلی مشخص و در قطب های مخالف یکدیگر قرار می گیرند. از آنجایی که فلش های مغناطیسی به صورت مماس بر خطوط مغناطیسی قرار می گیرند، خطوط مغناطیسی یک هادی مستقیم با جریان دایره ای هستند و جهت آنها به جهت جریان در هادی بستگی دارد.

برنج. 2. محل فلش های مغناطیسی نزدیک یک هادی مستقیم با جریان

برای نمایش بصری بیشتر خطوط مغناطیسی یک هادی با جریان، آزمایش زیر را می توان انجام داد. اگر براده های آهن با جریان در اطراف هادی ریخته شود، پس از مدتی براده ها که در میدان مغناطیسی هادی افتاده اند، مغناطیسی شده و در دایره هایی قرار می گیرند که هادی را می پوشانند (شکل 3 را ببینید).

برنج. 3. محل براده های آهن در اطراف هادی با جریان ()

برای تعیین جهت خطوط مغناطیسی نزدیک یک هادی با جریان، وجود دارد قانون گیملت(قانون پیچ سمت راست) - اگر گیره را در جهت جریان در هادی پیچ کنید، جهت چرخش دسته گیره جهت خطوط میدان مغناطیسی جریان را نشان می دهد (شکل 4 را ببینید). .

برنج. 4. قانون گیملت ()

همچنین می توانید استفاده کنید قانون دست راست- اگر انگشت شست دست راست خود را در جهت جریان در هادی بگیرید، چهار انگشت خم شده جهت خطوط میدان مغناطیسی جریان را نشان می دهد (شکل 5 را ببینید).

برنج. 5. قانون دست راست ()

هر دوی این قوانین نتیجه یکسانی دارند و می‌توان از آنها برای تعیین جهت جریان در امتداد جهت خطوط میدان مغناطیسی استفاده کرد.

پس از کشف پدیده ظهور میدان مغناطیسی در نزدیکی هادی با جریان، اورستد نتایج تحقیقات خود را برای اکثر دانشمندان برجسته اروپا ارسال کرد. آمپر، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی با دریافت این داده ها، مجموعه آزمایشات خود را آغاز کرد و پس از مدتی تجربه تعامل دو هادی موازی با جریان را به عموم مردم نشان داد. آمپر دریافت که اگر دو هادی موازی در یک جهت جریان داشته باشند، آنگاه چنین رساناهایی جذب می شوند (شکل 6 ب را ببینید) اگر جریان در جهت مخالف جریان یابد، هادی ها دفع می شوند (شکل 6 a را ببینید).

برنج. 6. تجربه آمپر ()

آمپر از آزمایشات خود نتایج زیر را به دست آورد:

1. یک میدان مغناطیسی در اطراف یک آهنربا، یا یک رسانا، یا یک ذره متحرک دارای بار الکتریکی وجود دارد.

2. یک میدان مغناطیسی با مقداری نیرو روی ذره باردار در حال حرکت در این میدان عمل می کند.

3. جریان الکتریکی یک حرکت هدایت شده از ذرات باردار است، بنابراین میدان مغناطیسی بر روی یک هادی حامل جریان عمل می کند.

شکل 7 یک مستطیل سیمی را نشان می دهد که جهت جریان در آن با فلش نشان داده شده است. با استفاده از قاعده gimlet، یک خط مغناطیسی در نزدیکی اضلاع مستطیل بکشید و جهت آن را با یک فلش نشان دهید.

برنج. 7. تصویر برای مسئله

راه حل

در امتداد اضلاع مستطیل (قاب رسانا) یک گیملت خیالی را در جهت جریان پیچ می کنیم.

در نزدیکی سمت راست قاب، خطوط مغناطیسی از الگوی سمت چپ هادی خارج شده و وارد صفحه الگو در سمت راست آن می شوند. این با قانون فلش به عنوان یک نقطه در سمت چپ هادی و یک ضربدر در سمت راست آن نشان داده می شود (شکل 8 را ببینید).

به طور مشابه، جهت خطوط مغناطیسی را در نزدیکی طرف های دیگر قاب تعیین می کنیم.

برنج. 8. تصویر برای مسئله

آزمایش آمپر، که در آن سوزن های مغناطیسی در اطراف سیم پیچ نصب شده بود، نشان داد که وقتی جریان از سیم پیچ عبور می کند، فلش های انتهای شیر برقی با قطب های مختلف در امتداد خطوط فرضی نصب می شوند (شکل 9 را ببینید). این پدیده نشان داد که یک میدان مغناطیسی در نزدیکی سیم پیچ با جریان وجود دارد و همچنین شیر برقی دارای قطب های مغناطیسی است. اگر جهت جریان در سیم پیچ را تغییر دهید، سوزن های مغناطیسی به دور خود می چرخند.

برنج. 9. تجربه آمپر. تشکیل میدان مغناطیسی در نزدیکی سیم پیچ با جریان

برای تعیین قطب های مغناطیسی یک سیم پیچ با جریان، قانون دست راست برای شیر برقی(شکل 10 را ببینید) - اگر شیر برقی را با کف دست راست خود بگیرید و چهار انگشت خود را در جهت جریان در پیچ ها قرار دهید، انگشت شست جهت خطوط میدان مغناطیسی داخل شیر برقی را نشان می دهد. در قطب شمال آن است. این قانون به شما امکان می دهد جهت جریان در پیچ های سیم پیچ را با محل قطب های مغناطیسی آن تعیین کنید.

برنج. 10. قانون دست راست برای شیر برقی با جریان

اگر قطب های مغناطیسی نشان داده شده در شکل 11 در هنگام عبور جریان در سیم پیچ رخ دهد، جهت جریان در سیم پیچ و قطب های منبع جریان را تعیین کنید.

برنج. 11. تصویری برای مسئله

راه حل

طبق قانون دست راست برای شیر برقی، دور سیم پیچ را طوری بپیچید که انگشت شست به سمت قطب شمال آن باشد. چهار انگشت خم شده جهت جریان به سمت پایین هادی را نشان می دهد، بنابراین، قطب سمت راست منبع جریان مثبت است (شکل 12 را ببینید).

برنج. 12. تصویر برای مسئله

در این درس به بررسی پدیده وقوع میدان مغناطیسی در نزدیکی هادی حامل جریان مستقیم و سیم پیچ حامل جریان (سلونوئید) پرداختیم. قوانین یافتن خطوط مغناطیسی این میدان ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. A.V. پریشکین، ای.ام. گوتنیک. فیزیک 9. - باستارد، 2006.
2. G.N. استپانووا مجموعه مسائل فیزیک. - م.: روشنگری، 2001.
3. A. Fadeeva. تست های فیزیک (پایه های 7 - 11). - م.، 2002.
4. V. Grigoriev، G. Myakishev نیروهای در طبیعت. - M.: Nauka، 1997.

مشق شب

1. پورتال اینترنتی Clck.ru ().
2. پورتال اینترنتی Class-fizika.narod.ru ().
3. پورتال اینترنتی Festival.1september.ru ().