Pravilo lijeve ruke za strujni svitak. pravilo lijeve ruke

Prvi korak će se usredotočiti na pravilo desne ruke. Pomoću njega možete odrediti smjer magnetskih linija vodiča s strujom. Da bismo to učinili, moramo znati smjer struje u vodiču. Samo pogledajte polove baterije ili akumulatora. Budući da je struja usmjerena od “+” prema “-”, ona će ići od strane vodiča spojenog na + prema strani -. Sada kada smo naučili smjer struje, trebamo "uzeti") desnu ruku i saviti sve prste u dlan, osim palca! Kao na slici. Sada treba "zgrabiti" dirigent, ali tako da palac pokazao smjer struje tj. bio usmjeren tamo gdje je bila struja). S ovakvim rasporedom ruke, prsti savijeni oko vodiča pokazat će smjer linija njegovog magnetskog polja)

2 korak

Čisto?)

Sada prijeđimo na određivanje polova zavojnice s strujom. Ponovno moramo na sličan način odrediti smjer struje. Nakon toga radimo gotovo istu stvar, samo što prste ostavljamo ravnije, ali savijene. Približavamo se našoj zavojnici i usmjeravamo prste (sve osim velikog koji strši) u smjeru struje u njoj, odnosno prsti su postali, takoreći, ne cijeli zavoji zavojnice). U ovom slučaju palac pokazuje smjer prema sjevernom polu zavojnice.
p.s. Mala digresija) prst pokazuje i smjer magnetskih linija KOJE PROLAZE KROZ zavojnicu, i obrnuto - pokazuje smjer SUPROTNO od linija koje prolaze izvan zavojnice i „ulaze u njen južni pol.

3 korak

Počnimo s razumijevanjem pravila LIJEVE ruke. Omogućuje određivanje smjera Amperove sile koja djeluje na vodič s strujom u magnetskom polju trajnog magneta! VO!=). Za eksperiment nam treba samo ravna lijeva ruka, ali s desnim prstom savijenim za 90 stupnjeva. U magnetskom polju ruka mora biti postavljena tako da sjeverni pol “gleda” u unutarnji dio dlana, tj. tako da su linije magnetskog polja usmjerene na ruku. U tim uvjetima trebamo ravne prste usmjeriti u smjeru struje u VODIČU. Ako se sve uzme u obzir i učini ispravno, tada će prst savijen za 90 stupnjeva pokazati smjer Amperove sile.

Pomoću gimlet pravila određuju se smjerovi magnetskih linija (nazivaju se i magnetske indukcije) oko vodiča kroz koji teče struja.

Gimlet pravilo: definicija

Samo pravilo zvuči ovako: kada se smjer gleta koji se kreće naprijed poklapa sa smjerom struje u vodiču koji se proučava, smjer rotacije ručke ovog gimleta je isti kao i smjer magnetskog polja Trenutno.

Naziva se i pravilom desne ruke, au ovom kontekstu definicija je mnogo jasnija. Ako desnom rukom uhvatite žicu tako da su četiri prsta stisnuta u šaku, a palac je okrenut prema gore (dakle, kako obično rukom pokazujemo “klasa!”), tada će palac pokazati u kojem smjeru struja se kreće, a ostala četiri prsta – smjer linija magnetskog polja

Gimlet je vijak s desnim navojem. Oni su standard u tehnologiji, jer predstavljaju veliku većinu. Usput, isto pravilo moglo bi se formulirati na primjeru kretanja kazaljke na satu, jer je desni vijak uvijen u tom smjeru.

Primjena gimlet pravila

U fizici se pravilo gimleta ne koristi samo za određivanje smjera magnetskog polja struje. Tako se, primjerice, odnosi i na izračun smjera aksijalnih vektora, vektora kutne brzine, vektora magnetske indukcije B, smjera indukcijske struje s poznatim vektorom magnetske indukcije i mnoge druge mogućnosti. Ali za svaki takav slučaj pravilo ima svoju formulaciju.

Tako, na primjer, za izračunavanje vektora produkta, kaže: ako nacrtate vektore tako da se poklapaju na početku, i premjestite prvi faktor vektor na drugi faktor vektor, tada će glet koji se kreće na isti način zavrnuti smjer vektora produkta.

Ili ovako će zvučati pravilo gimleta za mehaničku rotaciju brzine: okrećete li vijak u istom smjeru u kojem se rotira tijelo, zavrtit će se u smjeru kutne brzine.

Ovako izgleda gimlet pravilo za moment sila: kada se vijak okreće u istom smjeru u kojem sile okreću tijelo, gimlet će se zavrtati u smjeru smjera tih sila.

GIM PRAVILO za ravni vodič sa strujom

Služi za određivanje smjera magnetskih linija (linija magnetske indukcije)
oko ravnog vodiča sa strujom.

Ako se smjer translacijskog gibanja gimleta podudara sa smjerom struje u vodiču, tada se smjer rotacije ručke gimleta podudara sa smjerom linija magnetskog polja struje.

Pretpostavimo da se vodič s strujom nalazi okomito na ravninu lista:
1. smjer e-pošte struja od nas (do ravnine lista)

Prema pravilu gimleta, linije magnetskog polja bit će usmjerene u smjeru kazaljke na satu.

Tada će, prema pravilu gimleta, linije magnetskog polja biti usmjerene suprotno od kazaljke na satu.

PRAVILO DESNE RUKE za solenoid, tj. zavojnice sa strujom

Služi za određivanje smjera magnetskih linija (linija magnetske indukcije) unutar solenoida.

Ako dlanom desne ruke uhvatite solenoid tako da su četiri prsta usmjerena duž struje u zavojima, tada će palac ostavljen sa strane pokazati smjer linija magnetskog polja unutar solenoida.

1. Kako 2 zavojnice međusobno djeluju strujom?

2. Kako su usmjerene struje u žicama ako su međudjelovanje sila usmjerene kao na slici?

3. Dva su vodiča međusobno paralelna. Označite smjer struje u LED vodiču.

Veselimo se sljedećoj lekciji na "5"!

ZANIMLJIV

Poznato je da supravodiči (tvari koje imaju gotovo nulti električni otpor pri određenim temperaturama) mogu stvoriti vrlo jaka magnetska polja. Provedeni su pokusi da se demonstriraju takva magnetska polja. Nakon hlađenja keramičkog supravodiča tekućim dušikom, na njegovu površinu postavljen je mali magnet. Odbojna sila magnetskog polja supravodiča bila je tolika da se magnet podigao, lebdio u zraku i lebdio nad supravodičem sve dok supravodič, kada se zagrije, nije izgubio svoja izvanredna svojstva.

Mnogo je učinjeno od izuma električne energije. znanstveni rad u fizici za proučavanje njegovih karakteristika, značajki i utjecaja na okoliš. Gimlet pravilo ostavilo je značajan trag u proučavanju magnetskog polja, zakon desne ruke za cilindrični namot žice omogućuje dublje razumijevanje procesa koji se odvijaju u solenoidu, a pravilo lijeve ruke karakterizira sile koji utječu na vodič s strujom. Zahvaljujući desnoj i lijevoj ruci, kao i mnemotehničkim tehnikama, ti se uzorci mogu lako proučavati i razumjeti.

gimlet princip

Fizika je dugo vremena odvojeno proučavala magnetske i električne karakteristike polja. Međutim, 1820. godine, sasvim slučajno, danski znanstvenik Hans Christian Oersted otkrio je magnetska svojstva žice s elektricitetom tijekom predavanja iz fizike na sveučilištu. Također je utvrđena ovisnost orijentacije magnetske igle o smjeru toka struje u vodiču.

Provedeni pokus dokazuje postojanje polja magnetskih karakteristika oko žice kroz koju teče struja na koje reagira magnetizirana igla ili kompas. Orijentacija toka "promjene" čini da se igla kompasa okreće u suprotnim smjerovima, sama strelica se nalazi tangencijalno na elektromagnetsko polje.

Za određivanje orijentacije elektromagnetskih tokova koristi se gimlet pravilo, odnosno zakon desnog vijka, koji kaže da se zavrtanjem vijka duž toka struje električne struje u šantu postavlja način na koji se ručica okreće. orijentacija EM tokova pozadine "promjene".

Također je moguće koristiti Maxwellovo pravilo desne ruke: kada je uvučeni prst desne ruke usmjeren duž toka struje, tada će preostali stisnuti prsti pokazati orijentaciju elektromagnetskog polja.

Koristeći ova dva principa, postići će se isti učinak koji se koristi za određivanje elektromagnetskih tokova.

Zakon desne ruke za solenoid

Razmatrani princip vijka ili Maxwellova pravilnost za desnu ruku primjenjiva je na ravnu žicu s strujom. Međutim, u elektrotehnici postoje uređaji u kojima se vodič ne nalazi ravno i na njega se ne primjenjuje zakon vijka. Prije svega, to se odnosi na induktore i solenoide. Solenoid, kao vrsta induktora, je cilindrični namot žice, čija je duljina višestruko veća od promjera solenoida. Induktivna zavojnica razlikuje se od solenoida samo po duljini samog vodiča, koja može biti nekoliko puta manja.

francuski matematičar i Fizika A-M. Ampère je, zahvaljujući svojim pokusima, utvrdio i dokazao da kada električna struja prolazi kroz prigušnicu induktiviteta, kazaljke kompasa na krajevima cilindričnog namota žice okreću svoje stražnje krajeve duž nevidljivih tokova EM polja. Takvi su pokusi dokazali da se u blizini induktora s strujom stvara magnetsko polje, a cilindrični namot žice oblikuje magnetske polove. Elektromagnetsko polje pobuđeno električnom strujom cilindričnog namota žice slično je magnetskom polju trajnog magneta - kraj cilindričnog namota žice, iz kojeg izlaze EM tokovi, predstavlja sjeverni pol, a suprotni kraj je jug.

Za prepoznavanje magnetskih polova i orijentacije EM vodova u induktoru s strujom koristi se pravilo desne ruke za solenoid. Kaže da ako uzmete ovu zavojnicu rukom, postavite prste dlana izravno u tok elektrona u zavojima, palac, pomaknut za devedeset stupnjeva, postavit će orijentaciju elektromagnetske pozadine u sredini solenoid – njegov sjeverni pol. Prema tome, znajući položaj magnetskih polova cilindričnog namota žice, moguće je odrediti putanju protoka elektrona u zavojima.

zakon lijeve ruke

Hans Christian Oersted, nakon što je otkrio fenomen magnetskog polja u blizini šanta, brzo je podijelio svoje rezultate s većinom znanstvenika u Europi. Zbog toga je Ampere A.-M., koristeći vlastite metode, nakon kratkog vremena otkrio javnosti eksperiment o specifičnom ponašanju dvaju paralelnih shuntova s ​​električnom strujom. Formulacija pokusa pokazala je da se paralelno postavljene žice, kroz koje struja teče u jednom smjeru, međusobno kreću jedna prema drugoj. U skladu s tim, takvi šantovi će se međusobno odbijati, pod uvjetom da će "promjena" koja teče u njima biti raspoređena u različitim smjerovima. Ti su pokusi bili temelj Amperovih zakona.

Testovi nam omogućuju da izrazimo glavne zaključke:

1. Trajni magnet, "reverzibilni" vodič, električki nabijena pokretna čestica imaju EM područje oko sebe;
2. Nabijena čestica koja se kreće u ovom području podložna je određenom utjecaju EM pozadine;
3. Električni "preokret" je usmjereno kretanje nabijenih čestica, odnosno elektromagnetska pozadina djeluje na shunt s elektricitetom.

EM pozadina utječe na shunt "promjenom" neke vrste tlaka koja se naziva Amperova sila. Ova se karakteristika može odrediti formulom:

FA=IBΔlsinα, gdje je:

• FA je Amperova sila;
• I je intenzitet elektriciteta;
• B je vektor magnetske indukcije modulo;
• Δl je veličina šanta;
• α je kut između pravca B i toka elektriciteta u žici.

Pod uvjetom da je kut α devedeset stupnjeva, tada je ta sila najveća. Prema tome, ako je ovaj kut nula, tada je sila nula. Obris te sile otkriva se uzorkom lijeve ruke.

Proučite li pravilo gimleta i pravilo lijeve ruke, dobit ćete sve odgovore o formiranju EM polja i njihovom utjecaju na vodiče. Zahvaljujući ovim pravilima, moguće je izračunati induktivitet zavojnica i, ako je potrebno, formirati protustruje. Princip konstrukcije elektromotora temelji se na Amperovim silama općenito, a posebno na pravilu lijeve ruke.

Video

Dugo su se vremena električna i magnetska polja proučavala odvojeno. No 1820. danski znanstvenik Hans Christian Oersted, tijekom predavanja iz fizike, otkrio je da se magnetska igla okreće u blizini vodiča kroz koji teče struja (vidi sliku 1). Time je dokazan magnetski učinak struje. Nakon nekoliko pokusa Oersted je otkrio da rotacija magnetske igle ovisi o smjeru struje u vodiču.

Riža. 1. Oerstedovo iskustvo

Da bismo zamislili princip po kojem se magnetska igla okreće u blizini vodiča kroz koji teče struja, razmotrite pogled s kraja vodiča (vidi sl. 2, struja je usmjerena na sliku, - sa slike), u blizini koje ugrađene su magnetske igle. Nakon prolaska struje, strelice će se poredati na određeni način, suprotnih polova jedna naspram druge. Budući da se magnetske strelice nižu tangencijalno na magnetske vodove, magnetski vodovi istosmjernog vodiča s strujom su kružnice, a njihov smjer ovisi o smjeru struje u vodiču.

Riža. 2. Položaj magnetskih strelica u blizini izravnog vodiča s strujom

Za vizualniju demonstraciju magnetskih linija vodiča s strujom, može se provesti sljedeći pokus. Ako se željezne strugotine posipaju oko vodiča s strujom, tada će se strugotine nakon nekog vremena, nakon što padnu u magnetsko polje vodiča, magnetizirati i smjestiti u krugove koji prekrivaju vodič (vidi sliku 3).

Riža. 3. Položaj željeznih strugotina oko vodiča s strujom ()

Za određivanje smjera magnetskih linija u blizini vodiča s strujom postoji gimlet pravilo(pravilo desnog vijka) - ako zavrtite gimlet u smjeru struje u vodiču, tada će smjer rotacije ručke gimleta pokazati smjer linija magnetskog polja struje (vidi sliku 4) .

Riža. 4. Gimlet pravilo ()

Također možete koristiti pravilo desne ruke- ako palac desne ruke usmjerite u smjeru struje u vodiču, tada će četiri savijena prsta pokazati smjer linija magnetskog polja struje (vidi sl. 5).

Riža. 5. Pravilo desne ruke ()

Oba ova pravila daju isti rezultat i mogu se koristiti za određivanje smjera struje duž smjera linija magnetskog polja.

Nakon otkrića fenomena pojave magnetskog polja u blizini vodiča s strujom, Oersted je rezultate svojih istraživanja poslao većini vodećih znanstvenika u Europi. Primivši te podatke, francuski matematičar i fizičar Ampère započeo je niz pokusa i nakon nekog vremena javnosti pokazao iskustvo interakcije dvaju paralelnih vodiča sa strujom. Ampere je otkrio da ako dva paralelna vodiča teku u jednom smjeru, tada se takvi vodiči privlače (vidi sliku 6 b), ako struja teče u suprotnim smjerovima, vodiči se odbijaju (vidi sliku 6 a).

Riža. 6. Ampere iskustvo ()

Ampère je iz svojih eksperimenata izvukao sljedeće zaključke:

1. Oko magneta, ili vodiča, ili električki nabijene pokretne čestice postoji magnetsko polje.

2. Magnetsko polje djeluje određenom silom na nabijenu česticu koja se giba u tom polju.

3. Električna struja je usmjereno gibanje nabijenih čestica, pa magnetsko polje djeluje na vodič kroz koji teče struja.

Slika 7 prikazuje žičani pravokutnik u kojem je smjer struje prikazan strelicama. Koristeći pravilo gimleta, nacrtajte jednu magnetsku liniju u blizini stranica pravokutnika, pokazujući njegov smjer strelicom.

Riža. 7. Ilustracija za zadatak

Riješenje

Duž stranica pravokutnika (vodljivog okvira) zavrtimo zamišljenu gleticu u smjeru struje.

U blizini desne strane okvira, magnetske će linije izaći iz uzorka lijevo od vodiča i ući u ravninu uzorka desno od njega. To je označeno pravilom strelice kao točka lijevo od vodiča i križić desno od njega (vidi sliku 8).

Slično, određujemo smjer magnetskih linija u blizini drugih strana okvira.

Riža. 8. Ilustracija za zadatak

Ampereov eksperiment, u kojem su magnetske igle postavljene oko zavojnice, pokazao je da kada struja teče kroz zavojnicu, strelice na krajevima solenoida su postavljene s različitim polovima duž zamišljenih linija (vidi sliku 9). Ova pojava je pokazala da postoji magnetsko polje u blizini zavojnice sa strujom, kao i da solenoid ima magnetske polove. Ako promijenite smjer struje u zavojnici, magnetske će se igle okrenuti.

Riža. 9. Amperovo iskustvo. Stvaranje magnetskog polja u blizini svitka sa strujom

Za određivanje magnetskih polova zavojnice s strujom, pravilo desne ruke za solenoid(vidi sl. 10) - ako dlanom desne ruke uhvatite solenoid, pokazujući četiri prsta u smjeru struje u zavojima, tada će palac pokazati smjer linija magnetskog polja unutar solenoida, tj. je, na njegov sjeverni pol. Ovo pravilo omogućuje određivanje smjera struje u zavojima zavojnice prema položaju njegovih magnetskih polova.

Riža. 10. Pravilo desne ruke za solenoid sa strujom

Odredite smjer struje u zavojnici i polove na izvoru struje ako se tijekom prolaska struje u zavojnici pojavljuju magnetski polovi označeni na slici 11.

Riža. 11. Ilustracija za zadatak

Riješenje

Prema pravilu desne ruke za solenoid, omotajte zavojnicu tako da palac pokazuje na njen sjeverni pol. Četiri savijena prsta pokazat će smjer struje niz vodič, dakle, desni pol izvora struje je pozitivan (vidi sliku 12).

Riža. 12. Ilustracija za zadatak

U ovoj lekciji ispitivali smo pojavu nastanka magnetskog polja u blizini vodiča s istosmjernom strujom i zavojnice (solenoida) s kojom teče struja. Proučavana su i pravila za pronalaženje magnetskih linija ovih polja.

Bibliografija

1. A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. Fizika 9. - Droplja, 2006.
2. G.N. Stepanova. Zbirka zadataka iz fizike. - M.: Prosvjetljenje, 2001.
3. A. Fadeeva. Testovi iz fizike (7. - 11. razred). - M., 2002.
4. V. Grigoriev, G. Myakishev Sile u prirodi. - M.: Nauka, 1997.

Domaća zadaća

1. Internet portal Clck.ru ().
2. Internet portal Class-fizika.narod.ru ().
3. Internet portal Festival.1september.ru ().