Aturan tangan kiri untuk kumparan arus. aturan tangan kiri

Langkah pertama akan fokus pada aturan tangan kanan. Dengan itu, Anda dapat menentukan arah garis magnet konduktor pembawa arus. Untuk melakukan ini, kita perlu mengetahui arah arus dalam konduktor. Lihat saja kutub baterai atau akumulator. Karena arus diarahkan dari "+" ke "-", arus akan mengalir dari sisi konduktor yang terhubung ke + ke sisi -. Sekarang kita telah mempelajari arah arus, kita perlu "mengambil") tangan kanan dan menekuk semua jari ke telapak tangan, kecuali ibu jari! Seperti pada gambar. Sekarang kita perlu "mengambil" konduktor, tetapi sedemikian rupa sehingga ibu jari menunjukkan arah arus yaitu diarahkan ke mana arus itu). Dengan pengaturan tangan ini, jari-jari yang ditekuk di sekitar konduktor akan menunjukkan arah garis-garis medan magnetnya)

2 langkah

Jernih?)

Sekarang mari kita beralih ke penentuan kutub kumparan dengan arus. Kita harus kembali menentukan arah arus dengan cara yang sama. Setelah itu, kami melakukan hal yang hampir sama, hanya saja kami membiarkan jari-jari lebih lurus, tetapi ditekuk. Kami mendekati kumparan kami dan mengarahkan jari-jari kami (semuanya kecuali yang besar yang menonjol) ke arah arus di dalamnya, yaitu, jari-jari kami menjadi, seolah-olah, bukan seluruh lilitan kumparan). Dalam hal ini, ibu jari menunjukkan arah ke kutub utara kumparan.
P.S. Sebuah penyimpangan kecil) jari juga menunjukkan arah garis magnet MELALUI kumparan, dan sebaliknya - menunjukkan arah BERLAWANAN dengan garis yang lewat di luar kumparan dan "memasuki kutub selatannya.

3 langkah

Mari kita mulai memahami aturan tangan KIRI. Itu memungkinkan untuk menentukan arah gaya Ampere yang bekerja pada konduktor dengan arus dalam medan magnet magnet permanen! VO!=). Untuk percobaan, kita hanya perlu tangan kiri lurus, tetapi dengan jari kanan ditekuk 90 derajat. Dalam medan magnet, tangan harus diposisikan sedemikian rupa sehingga kutub utara “memandang” ke bagian dalam telapak tangan, yaitu. sehingga garis-garis medan magnet diarahkan ke tangan. Dalam kondisi ini, kita membutuhkan jari-jari lurus untuk menunjuk ke arah arus di KONDUKTOR. Jika semuanya diperhitungkan dan dilakukan dengan benar, maka jari yang ditekuk 90 derajat akan menunjukkan arah gaya Ampere.

Dengan bantuan aturan gimlet, arah garis magnet (juga disebut garis induksi magnetik) di sekitar konduktor pembawa arus ditentukan.

Aturan Gimlet: Definisi

Aturan itu sendiri terdengar seperti ini: ketika arah gimlet yang bergerak maju bertepatan dengan arah arus di konduktor yang dipelajari, arah putaran pegangan gimlet ini sama dengan arah medan magnet saat ini.

Ini juga disebut aturan tangan kanan, dan dalam konteks ini definisinya jauh lebih jelas. Jika Anda mengambil kawat dengan tangan kanan Anda sehingga empat jari mengepal, dan ibu jari menunjuk ke atas (yaitu, seperti yang biasanya kami tunjukkan "kelas!" dengan tangan kami), maka ibu jari akan menunjukkan ke arah mana arus bergerak, dan empat jari lainnya – arah garis medan magnet

Gimlet adalah sekrup dengan ulir kanan. Mereka adalah standar dalam teknologi, karena mereka mewakili sebagian besar. Omong-omong, aturan yang sama dapat dirumuskan pada contoh pergerakan jarum jam, karena sekrup kanan diputar ke arah ini.

Penerapan aturan gimlet

Dalam fisika, aturan gimlet digunakan tidak hanya untuk menentukan arah medan magnet arus. Jadi, misalnya, itu juga berlaku untuk perhitungan arah vektor aksial, vektor kecepatan sudut, vektor induksi magnetik B, arah arus induksi dengan vektor induksi magnetik yang diketahui, dan banyak pilihan lainnya. Tetapi untuk setiap kasus seperti itu, aturannya memiliki formulasinya sendiri.

Jadi, misalnya, untuk menghitung vektor produk, dikatakan: jika Anda menggambar vektor sehingga mereka bertepatan di awal, dan memindahkan vektor faktor pertama ke vektor faktor kedua, maka gimlet yang bergerak dengan cara yang sama akan disekrup. arah vektor produk.

Atau beginilah bunyi aturan gimlet untuk putaran mekanis kecepatan: jika Anda memutar sekrup ke arah yang sama dengan putaran bodi, sekrup akan berputar ke arah kecepatan sudut.

Ini adalah bagaimana aturan gimlet untuk momen kekuatan terlihat seperti: ketika sekrup berputar ke arah yang sama di mana kekuatan memutar tubuh, gimlet akan sekrup ke arah arah kekuatan ini.

ATURAN GIM untuk konduktor lurus dengan arus

Berfungsi untuk menentukan arah garis magnet (garis induksi magnet)
di sekitar konduktor pembawa arus lurus.

Jika arah gerakan translasi gimlet bertepatan dengan arah arus di konduktor, maka arah putaran pegangan gimlet bertepatan dengan arah garis medan magnet arus.

Misalkan sebuah konduktor dengan arus terletak tegak lurus terhadap bidang lembaran:
1. arah email arus dari kami (ke bidang lembaran)

Menurut aturan gimlet, garis medan magnet akan diarahkan searah jarum jam.

Kemudian, menurut aturan gimlet, garis medan magnet akan diarahkan berlawanan arah jarum jam.

ATURAN TANGAN KANAN untuk solenoida, mis. kumparan dengan arus

Berfungsi untuk menentukan arah garis magnet (garis induksi magnet) di dalam solenoida.

Jika Anda memegang solenoida dengan telapak tangan kanan Anda sehingga empat jari diarahkan sepanjang arus dalam belokan, maka ibu jari yang disisihkan akan menunjukkan arah garis medan magnet di dalam solenoida.

1. Bagaimana 2 kumparan berinteraksi satu sama lain dengan arus?

2. Bagaimana arus dalam kabel diarahkan jika gaya interaksi diarahkan seperti pada gambar?

3. Dua konduktor sejajar satu sama lain. Tunjukkan arah arus dalam konduktor LED.

Nantikan pelajaran berikutnya tentang "5"!

MENARIK

Diketahui bahwa superkonduktor (zat yang memiliki hambatan listrik hampir nol pada suhu tertentu) dapat menciptakan medan magnet yang sangat kuat. Eksperimen telah dilakukan untuk mendemonstrasikan medan magnet semacam itu. Setelah mendinginkan superkonduktor keramik dengan nitrogen cair, sebuah magnet kecil ditempatkan di permukaannya. Gaya tolak medan magnet superkonduktor begitu tinggi sehingga magnet naik, melayang di udara dan melayang di atas superkonduktor sampai superkonduktor, ketika dipanaskan, kehilangan sifat-sifatnya yang luar biasa.

Banyak yang telah dilakukan sejak penemuan listrik. karya ilmiah dalam fisika untuk mempelajari karakteristik, fitur, dan pengaruhnya terhadap lingkungan. Aturan gimlet telah membuat tanda yang signifikan pada studi medan magnet, hukum tangan kanan untuk gulungan silinder kawat memungkinkan pemahaman yang lebih dalam tentang proses yang terjadi di solenoida, dan aturan tangan kiri mencirikan kekuatan yang mempengaruhi konduktor dengan arus. Berkat tangan kanan dan kiri, serta teknik mnemonik, pola-pola ini dapat dengan mudah dipelajari dan dipahami.

prinsip gimlet

Untuk waktu yang cukup lama, karakteristik medan magnet dan listrik dipelajari secara terpisah oleh fisika. Namun, pada tahun 1820, secara tidak sengaja, ilmuwan Denmark Hans Christian Oersted menemukan sifat magnetik dari kawat dengan listrik selama kuliah fisika di universitas. Ketergantungan orientasi jarum magnet pada arah aliran arus dalam konduktor juga ditemukan.

Eksperimen yang dilakukan membuktikan adanya medan dengan karakteristik magnetik di sekitar kawat pembawa arus, di mana jarum magnet atau kompas bereaksi. Orientasi aliran “perubahan” tersebut membuat jarum kompas berputar berlawanan arah, panah itu sendiri terletak bersinggungan dengan medan elektromagnetik.

Untuk mengidentifikasi orientasi aliran elektromagnetik, digunakan aturan gimlet, atau hukum sekrup kanan, yang menyatakan bahwa dengan memasang sekrup di sepanjang aliran arus listrik di shunt, cara pegangan diputar akan diatur. orientasi aliran EM dari latar belakang "perubahan".

Dimungkinkan juga untuk menggunakan aturan tangan kanan Maxwell: ketika jari tangan kanan yang ditarik diorientasikan sepanjang aliran listrik, maka jari-jari tangan yang tersisa akan menunjukkan orientasi medan elektromagnetik.

Dengan menggunakan dua prinsip ini, efek yang sama akan diperoleh, digunakan untuk menentukan fluks elektromagnetik.

Hukum tangan kanan untuk solenoida

Prinsip sekrup yang dipertimbangkan atau keteraturan Maxwell untuk tangan kanan berlaku untuk kawat lurus berarus. Namun, dalam teknik elektro ada perangkat di mana konduktor tidak terletak lurus, dan hukum sekrup tidak berlaku untuk itu. Pertama-tama, ini berlaku untuk induktor dan solenoida. Solenoid, sebagai sejenis induktor, adalah belitan kawat berbentuk silinder, yang panjangnya berkali-kali lebih besar dari diameter solenoida. Induktor induktor berbeda dari solenoida hanya dalam panjang konduktor itu sendiri, yang bisa beberapa kali lebih kecil.

matematikawan Prancis dan Fisika A-M. Ampère, berkat eksperimennya, menemukan dan membuktikan bahwa ketika arus listrik melewati choke induktansi, penunjuk kompas di ujung belitan silinder kawat memutar ujung sebaliknya di sepanjang aliran medan EM yang tak terlihat. Eksperimen semacam itu membuktikan bahwa medan magnet terbentuk di dekat induktor dengan arus, dan belitan silinder dari kawat membentuk kutub magnet. Medan elektromagnetik yang dieksitasi oleh arus listrik belitan silinder kawat mirip dengan medan magnet magnet permanen - ujung belitan silinder kawat, dari mana fluks EM muncul, mewakili kutub utara, dan ujung yang berlawanan adalah selatan.

Untuk mengenali kutub magnet dan orientasi garis EM pada induktor dengan arus, digunakan aturan tangan kanan untuk solenoida. Dikatakan bahwa jika Anda mengambil gulungan ini dengan tangan Anda, letakkan jari-jari telapak tangan secara langsung dalam aliran elektron secara bergantian, ibu jari, bergerak sembilan puluh derajat, akan mengatur orientasi latar belakang elektromagnetik di tengah solenoida - kutub utaranya. Dengan demikian, mengetahui posisi kutub magnet belitan silinder kawat, dimungkinkan untuk menentukan jalur aliran elektron dalam belokan.

hukum tangan kiri

Hans Christian Oersted, setelah menemukan fenomena medan magnet di dekat shunt, dengan cepat membagikan hasilnya kepada sebagian besar ilmuwan di Eropa. Akibatnya, Ampere A.-M., menggunakan metodenya sendiri, setelah waktu yang singkat mengungkapkan kepada publik sebuah eksperimen tentang perilaku spesifik dua shunt paralel dengan arus listrik. Rumusan percobaan membuktikan bahwa kabel yang ditempatkan secara paralel, melalui mana listrik mengalir dalam satu arah, saling bergerak menuju satu sama lain. Dengan demikian, shunt tersebut akan saling tolak, asalkan "perubahan" yang mengalir di dalamnya akan didistribusikan ke arah yang berbeda. Eksperimen ini membentuk dasar hukum Ampere.

Tes memungkinkan kami untuk menyuarakan kesimpulan utama:

1. Magnet permanen, konduktor "reversibel", partikel bergerak bermuatan listrik memiliki wilayah EM di sekitarnya;
2. Partikel bermuatan yang bergerak di wilayah ini dipengaruhi oleh latar belakang EM;
3. "Pembalikan" listrik adalah gerakan berorientasi partikel bermuatan, masing-masing, latar belakang elektromagnetik bekerja pada shunt dengan listrik.

Latar belakang EM mempengaruhi shunt dengan "perubahan" dari beberapa jenis tekanan yang disebut gaya Ampere. Karakteristik ini dapat ditentukan dengan rumus:

FA=IBΔlsinα, dimana:

• FA adalah gaya Ampere;
• I adalah intensitas listrik;
• B adalah vektor modulo induksi magnetik;
• l adalah ukuran shunt;
• adalah sudut antara arah B dan arah arus listrik dalam kawat.

Asalkan sudut adalah sembilan puluh derajat, maka gaya ini adalah yang terbesar. Dengan demikian, jika sudut ini nol, maka gayanya nol. Kontur gaya ini diungkapkan oleh pola tangan kiri.

Jika Anda mempelajari aturan gimlet dan aturan tangan kiri, Anda akan mendapatkan semua jawaban tentang pembentukan medan EM dan pengaruhnya terhadap konduktor. Berkat aturan ini, dimungkinkan untuk menghitung induktansi kumparan dan, jika perlu, membentuk arus berlawanan. Prinsip konstruksi motor listrik didasarkan pada gaya Ampere pada umumnya dan aturan tangan kiri pada khususnya.

Video

Untuk waktu yang lama, medan listrik dan magnet dipelajari secara terpisah. Tetapi pada tahun 1820, ilmuwan Denmark Hans Christian Oersted, selama kuliah tentang fisika, menemukan bahwa jarum magnet berputar di dekat konduktor pembawa arus (lihat Gambar 1). Ini membuktikan efek magnetik dari arus. Setelah melakukan beberapa percobaan, Oersted menemukan bahwa putaran jarum magnet bergantung pada arah arus dalam konduktor.

Beras. 1. Pengalaman Oersted

Untuk membayangkan prinsip di mana jarum magnet berputar di dekat konduktor pembawa arus, pertimbangkan pandangan dari ujung konduktor (lihat Gambar 2, arus diarahkan ke gambar, - dari gambar), di dekat mana jarum magnet dipasang. Setelah melewati arus, anak panah akan berbaris dengan cara tertentu, kutub yang berlawanan satu sama lain. Karena panah magnetik berbaris secara tangensial ke garis magnet, garis magnetik konduktor langsung dengan arus adalah lingkaran, dan arahnya tergantung pada arah arus dalam konduktor.

Beras. 2. Lokasi panah magnet di dekat konduktor langsung dengan arus

Untuk demonstrasi yang lebih visual dari garis magnetik konduktor dengan arus, percobaan berikut dapat dilakukan. Jika serbuk besi dituangkan di sekitar konduktor dengan arus, maka setelah beberapa saat serbuk, yang jatuh ke dalam medan magnet konduktor, akan menjadi magnet dan terletak di lingkaran yang menutupi konduktor (lihat Gambar 3).

Beras. 3. Letak serbuk besi disekitar penghantar dengan arus ()

Untuk menentukan arah garis magnet di dekat penghantar berarus, ada aturan gimlet(aturan sekrup kanan) - jika Anda memasang gimlet ke arah arus di konduktor, maka arah rotasi pegangan gimlet akan menunjukkan arah garis medan magnet arus (lihat Gambar 4) .

Beras. 4. Aturan gimlet ()

Anda juga bisa menggunakan aturan tangan kanan- jika Anda mengarahkan ibu jari tangan kanan ke arah arus dalam konduktor, maka empat jari yang ditekuk akan menunjukkan arah garis medan magnet arus (lihat Gambar 5).

Beras. 5. Aturan tangan kanan ()

Kedua aturan ini memberikan hasil yang sama dan dapat digunakan untuk menentukan arah arus sepanjang arah garis medan magnet.

Setelah ditemukannya fenomena munculnya medan magnet di dekat konduktor berarus, Oersted mengirimkan hasil penelitiannya ke sebagian besar ilmuwan terkemuka di Eropa. Setelah menerima data ini, matematikawan dan fisikawan Prancis Ampère memulai serangkaian eksperimennya dan setelah beberapa saat menunjukkan kepada publik pengalaman interaksi dua konduktor paralel dengan arus. Ampere menemukan bahwa jika dua konduktor paralel mengalir dalam satu arah, maka konduktor tersebut menarik (lihat Gambar 6 b) jika arus mengalir dalam arah yang berlawanan, konduktor menolak (lihat Gambar 6 a).

Beras. 6. Pengalaman ampere ()

Ampere menarik kesimpulan berikut dari eksperimennya:

1. Ada medan magnet di sekitar magnet, atau konduktor, atau partikel bergerak bermuatan listrik.

2. Medan magnet bekerja dengan gaya tertentu pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan ini.

3. Arus listrik adalah gerakan terarah dari partikel bermuatan, sehingga medan magnet bekerja pada penghantar pembawa arus.

Gambar 7 menunjukkan persegi panjang kawat, arah arus yang ditunjukkan oleh panah. Menggunakan aturan gimlet, gambar satu garis magnet di dekat sisi persegi panjang, yang menunjukkan arahnya dengan panah.

Beras. 7. Ilustrasi untuk masalah

Larutan

Di sepanjang sisi persegi panjang (bingkai konduktif) kami memasang gimlet imajiner ke arah arus.

Di dekat sisi kanan bingkai, garis-garis magnet akan keluar dari pola di sebelah kiri konduktor dan memasuki bidang pola di sebelah kanannya. Ini ditunjukkan oleh aturan panah sebagai titik di sebelah kiri konduktor dan tanda silang di sebelah kanannya (lihat Gambar 8).

Demikian pula, kami menentukan arah garis magnet di dekat sisi lain dari bingkai.

Beras. 8. Ilustrasi untuk masalah

Percobaan Ampere, di mana jarum magnet dipasang di sekitar kumparan, menunjukkan bahwa ketika arus mengalir melalui kumparan, panah ke ujung solenoid dipasang dengan kutub yang berbeda di sepanjang garis imajiner (lihat Gambar 9). Fenomena ini menunjukkan bahwa ada medan magnet di dekat kumparan dengan arus, dan juga bahwa solenoida memiliki kutub magnet. Jika Anda mengubah arah arus dalam kumparan, jarum magnet akan berputar.

Beras. 9. Pengalaman Ampere. Pembentukan medan magnet di dekat kumparan dengan arus

Untuk menentukan kutub magnet suatu kumparan yang dialiri arus, aturan tangan kanan untuk solenoida(lihat Gambar 10) - jika Anda memegang solenoida dengan telapak tangan kanan Anda, menunjuk empat jari ke arah arus dalam belokan, maka ibu jari akan menunjukkan arah garis medan magnet di dalam solenoida, yang adalah, ke kutub utaranya. Aturan ini memungkinkan Anda untuk menentukan arah arus dalam belitan koil berdasarkan lokasi kutub magnetnya.

Beras. 10. Aturan tangan kanan untuk solenoida dengan arus

Tentukan arah arus dalam kumparan dan kutub-kutub pada sumber arus jika kutub magnet yang ditunjukkan pada Gambar 11 terjadi selama aliran arus dalam kumparan.

Beras. 11. Ilustrasi untuk masalah

Larutan

Menurut aturan tangan kanan untuk solenoida, lilitkan di sekeliling kumparan sehingga ibu jari menunjuk ke kutub utaranya. Empat jari yang ditekuk akan menunjukkan arah arus ke bawah konduktor, oleh karena itu, kutub kanan sumber arus adalah positif (lihat Gambar 12).

Beras. 12. Ilustrasi untuk masalah

Dalam pelajaran ini, kami memeriksa fenomena terjadinya medan magnet di dekat konduktor pembawa arus searah dan kumparan pembawa arus (solenoid). Aturan untuk menemukan garis magnet medan ini juga dipelajari.

Bibliografi

1. A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. Fisika 9. - Bustard, 2006.
2. G.N. Stepanova. Kumpulan masalah dalam fisika. - M.: Pencerahan, 2001.
3. A. Fadeeva. Tes fisika (kelas 7 - 11). -M., 2002.
4. V. Grigoriev, G. Myakishev Pasukan di alam. - M.: Nauka, 1997.

Pekerjaan rumah

1. Portal internet Clck.ru ().
2. Portal internet Class-fizika.narod.ru ().
3. Portal internet Festival.1september.ru ().