現在のコイルの左手の法則. 左手の法則
最初のステップでは、右手の法則に焦点を当てます。 それを使用すると、通電導体の磁力線の方向を決定できます。 これを行うには、導体内の電流の方向を知る必要があります。 バッテリーまたは蓄電池の極を見てください。 電流は「＋」から「－」に流れるので、＋に接続された導体側から－側に流れます。 電流の方向を学んだので、右手を「取り」、親指を除くすべての指を手のひらに曲げる必要があります。 写真のように。 次に、指揮者を「つかむ」必要がありますが、そのような方法で 親指電流の方向を示しました。 流れのある場所に向けられました）。 この手の配置では、導体の周りに曲げられた指がその磁場の線の方向を示します)
2ステップ
クリア？）
それでは、電流でコイルの極を決定することに移りましょう。 同様の方法で電流の方向を再度決定する必要があります。 その後、ほぼ同じことを行いますが、指をよりまっすぐにしますが、曲げます。 私たちはコイルに近づき、指（突き出ている大きなものを除くすべて）を電流の方向に向けます。つまり、指はコイルの全巻きではありません）。 この場合、親指はコイルの北極の方向を示します。
追記 少し余談ですが、指はコイルを通過する磁力線の方向も示し、その逆も同様です - コイルの外側を通過して「その南極に入る」線とは反対の方向を示します。
3ステップ
左手のルールを理解し始めましょう。 永久磁石の磁場内の電流で導体に作用するアンペア力の方向を決定することができます! VO! =)。 実験では、左手はまっすぐに、右手の指は 90 度曲げます。 磁場では、N極が手のひらの内側を「見る」ように手を置く必要があります。 磁場の線が手に向けられるようにします。 これらの条件下では、導体の電流の方向を指すためにまっすぐな指が必要です。 すべてを考慮して正しく行うと、90 度曲げた指がアンペア力の方向を示します。
ギムレット規則の助けを借りて、電流が流れる導体の周りの磁力線 (磁気誘導線とも呼ばれます) の方向が決定されます。
Gimlet ルール: 定義
ルール自体は次のように聞こえます。前方に移動するギムレットの方向が、調査中の導体の電流の方向と一致する場合、このギムレットのハンドルの回転方向は、磁場の方向と同じです。現在。
これは右手の法則とも呼ばれ、この文脈では定義がより明確になります。 4 本の指を握りこぶしにするように右手でワイヤーをつかみ、親指を上に向けると (つまり、通常、手で「クラス!」を示すように)、親指はワイヤーがどちらの方向にあるかを示します。電流が動いており、他の 4 本の指 – 磁力線の方向
ギムレットは、右ねじのねじです。 彼らは大多数を代表するため、技術の標準です。 ちなみに、時針の動きの例でも、右ねじはこの方向にねじれているので、同じ規則が定式化できます。
ギムレット規則の適用
物理学では、ギムレット規則は電流の磁場の方向を決定するためだけに使用されるわけではありません。 したがって、たとえば、軸ベクトルの方向、角速度ベクトル、磁気誘導ベクトル B、既知の磁気誘導ベクトルを使用した誘導電流の方向、および他の多くのオプションの計算にも適用されます。 しかし、そのようなケースごとに、ルールには独自の定式化があります。
したがって、たとえば、積ベクトルを計算するには、最初に一致するようにベクトルを描画し、最初の要素ベクトルを2番目の要素ベクトルに移動すると、同じように移動するギムレットがねじ込まれます。積ベクトルの方向。
または、速度の機械的回転のギムレット ルールがどのように聞こえるかは次のとおりです。本体が回転するのと同じ方向にネジを回転させると、角速度の方向にねじれます。
これは、力のモーメントのギムレット規則がどのように見えるかです: 力が体を回転させるのと同じ方向にネジが回転するとき、ギムレットはこれらの力の方向の方向にねじれます.
電流のある直線導体の GIM RULE
磁力線（磁気誘導線）の方向を決定するのに役立ちます
まっすぐな通電導体の周り。
ギムレットの並進運動の方向が導体内の電流の方向と一致する場合、ギムレットハンドルの回転方向は電流の磁場の線の方向と一致します。
電流のある導体がシートの平面に垂直に配置されているとします。
1.メールの行き方 私たちからの流れ（シート平面へ）
ギムレットの法則によると、磁力線は時計回りになります。
次に、ギムレットの法則に従って、磁力線は反時計回りに向けられます。
ソレノイドの右手の法則、つまり コイル電流
ソレノイド内部の磁力線（磁気誘導線）の向きを決める働きをします。
右手の手のひらでソレノイドをつかみ、4 本の指をターンの電流に沿って向けると、脇に置いた親指がソレノイド内の磁力線の方向を示します。
1. 2 つのコイルは電流によってどのように相互に作用しますか? 
2. 相互作用力が図のように方向付けられている場合、ワイヤ内の電流はどのように方向付けられますか?
3. 2 つの導体が互いに平行です。 LED導体の電流の方向を示します。
次回の「5」のレッスンもお楽しみに！
面白い
超伝導体 (特定の温度で電気抵抗がほぼゼロになる物質) は、非常に強い磁場を生成できることが知られています。 このような磁場を実証するために実験が行われました。 セラミック超伝導体を液体窒素で冷却した後、小さな磁石をその表面に置きました。 超伝導体の磁場の反発力が非常に高かったため、磁石は上昇し、空中に浮かび、超伝導体が加熱されるとその並外れた特性を失うまで超伝導体の上に浮かびました。
電気の発明以来、多くのことが行われてきました。 科学的な仕事物理学でその特性、機能、影響を研究する 環境. ギムレットの法則は、磁場の研究に重要な足跡を残しました。ワイヤの円筒状の巻線に関する右手の法則は、ソレノイドで行われるプロセスのより深い理解を可能にし、左手の法則は力を特徴付けます。電流で導体に影響を与えます。 右手と左手、そしてニーモニック テクニックのおかげで、これらのパターンを簡単に研究して理解することができます。
ジレット原則
かなり長い間、磁場の磁気的特性と電気的特性は物理学によって別々に研究されていました。 しかし、1820 年、デンマークの科学者ハンス クリスチャン エルステッドは、大学での物理学の講義中に、まったく偶然に、電気を帯びたワイヤーの磁気特性を発見しました。 導体中の電流の流れの方向に対する磁針の向きの依存性も見出された。
実施された実験は、電流が流れるワイヤの周囲に磁気特性を持つフィールドが存在することを証明し、磁化された針またはコンパスが反応します。 「変化」の流れの向きにより、コンパスの針が反対方向に回転し、矢印自体が電磁場に接するように配置されます。
電磁流の方向を特定するには、ギムレットの法則、またはシャント内の電流の流れに沿ってネジを回すことによって、ハンドルの回転方法が設定されることを示す右ネジの法則が使用されます。 「変化」背景の EM フローの向き。
右手のマクスウェルの法則を使用することもできます。つまり、右手の引っ込めた指が電気の流れの方向に沿っている場合、残りの握りしめられた指は電磁界の方向を示します。
これらの 2 つの原理を使用すると、同じ効果が得られ、電磁フラックスを決定するために使用されます。
ソレノイドの右手の法則
考慮されたねじの原理または右手のマクスウェルの規則性は、電流のある直線ワイヤに適用されます。 ただし、電気工学では、導体がまっすぐに配置されていないデバイスがあり、ネジの法則は適用されません。 まず第一に、これはインダクタとソレノイドに当てはまります。 インダクタの一種であるソレノイドは、ワイヤを円筒状に巻いたもので、その長さはソレノイドの直径の何倍にもなります。 インダクタインダクタは、導体自体の長さだけがソレノイドと異なり、数倍小さくすることができます。
フランスの数学者と 物理A～M. アンペールは、彼の実験のおかげで、電流がインダクタンス チョークを通過すると、ワイヤの円筒状の巻き線の端にあるコンパス ポインターが、電磁場の目に見えない流れに沿って逆方向に回転することを発見し、証明しました。 このような実験により、電流によってインダクタの近くに磁場が形成され、ワイヤの円筒状の巻線が磁極を形成することが証明されました。 ワイヤの円筒状巻線の電流によって励起される電磁界は、永久磁石の磁場に似ています - EM磁束が現れるワイヤの円筒状巻線の端はN極を表し、反対側は南です。
磁極とインダクタ内の EM ラインの向きを電流で認識するために、ソレノイドの右手の法則が使用されます。 このコイルを手で持って、手のひらの指をターン中の電子の流れの途中に直接置くと、90度動かした親指が電磁バックグラウンドの方向を真ん中に設定すると言われています。ソレノイド - その北極。 従って、ワイヤの円筒状巻線の磁極の位置を知ることにより、ターンにおける電子流の経路を決定することが可能である。
左手の法則
Hans Christian Oersted は、シャント付近の磁場の現象を発見した後、ヨーロッパのほとんどの科学者とすぐに彼の結果を共有しました。 その結果、Ampere A.-M. は独自の方法を使用して、短期間のうちに電流による 2 つの並列シャントの特定の動作に関する実験を公開しました。 実験の定式化は、電気が一方向に流れる平行に配置されたワイヤが互いに近づくことを証明しました。 したがって、そのようなシャントは、それらを流れる「変化」が異なる方向に分散される場合、互いに反発します。 これらの実験は、アンペールの法則の基礎を形成しました。
テストにより、主な結論を表明することができます。
- 永久磁石、「可逆」導体、帯電した移動粒子は、それらの周囲に EM 領域を持ちます。
- この領域を移動する荷電粒子は、EM バックグラウンドの影響を受けます。
- 電気的「反転」は、それぞれ荷電粒子の方向付けられた動きであり、電磁バックグラウンドが電気でシャントに作用します。
EM バックグラウンドは、アンペール力と呼ばれるある種の圧力の「変化」でシャントに影響を与えます。 この特性は、次の式で決定できます。
FA=IBΔlsinα、ここで:
- FA はアンペア力です。
- I は電気の強さです。
- B は磁気誘導モジュロのベクトルです。
- Δl はシャント サイズです。
- α は、方向 B とワイヤ内の電気の流れとの間の角度です。
角度 α が 90 度の場合、この力は最大になります。 したがって、この角度がゼロの場合、力はゼロになります。 この力の輪郭は、左手のパターンによって明らかになります。
ギムレットの法則と左手の法則を研究すれば、電磁界の形成と導体への影響に関するすべての答えが得られます。 これらのルールのおかげで、コイルのインダクタンスを計算し、必要に応じて逆流を形成することができます。 電気モーターの構造原理は、一般にアンペール力、特に左手の法則に基づいています。
ビデオ
長い間、電場と磁場は別々に研究されてきました。 しかし、1820 年、デンマークの科学者ハンス クリスチャン エルステッドは、物理学の講義中に、磁針が通電導体の近くで回転することを発見しました (図 1 を参照)。 これにより、電流の磁気効果が証明されました。 いくつかの実験を行った後、エルステッドは磁針の回転が導体内の電流の方向に依存することを発見しました。
米。 1.エルステッドの経験
電流が流れている導体の近くで磁気針が回転する原理を想像するために、導体の端から見た図を考えてみましょう (図 2 を参照してください。電流は図に向けられています - 図から)。磁気針が取り付けられています。 電流を流した後、矢印は特定の方法で整列し、互いに反対の極になります。 磁気矢印は磁力線の接線方向に並んでいるため、電流のある直接導体の磁力線は円であり、その方向は導体内の電流の方向に依存します。
米。 2.電流のある直接導体の近くの磁気矢印の位置
電流のある導体の磁力線をより視覚的に示すために、次の実験を実行できます。 鉄粉が電流で導体の周りに注がれると、しばらくすると、導体の磁場に落ちた鉄粉が磁化され、導体を覆う円に配置されます（図3を参照）。
米。 3.電流が流れている導体の周りの鉄粉の位置（）
電流のある導体の近くの磁力線の方向を決定するには、 ギムレットルール（右ねじの法則） - ギムレットを導体の電流の方向にねじ込むと、ギムレットハンドルの回転方向が電流の磁場の線の方向を示します（図4を参照） .
米。 4. ギムレットのルール ()
使用することもできます 右手の法則-右手の親指を導体の電流の方向に向けると、曲がった4本の指が電流の磁場の線の方向を示します（図5を参照）。
米。 5. 右手の法則 ()
これらの規則は両方とも同じ結果をもたらし、磁力線の方向に沿った電流の方向を決定するために使用できます。
電流のある導体の近くに磁場が現れる現象を発見した後、エルステッドは彼の研究結果をヨーロッパの主要な科学者のほとんどに送りました。 これらのデータを受け取ったフランスの数学者で物理学者のアンペールは、一連の実験を開始し、しばらくして、2 つの並列導体と電流との相互作用の経験を公開しました。 Ampere は、2 つの平行な導体が一方向に流れる場合、そのような導体は引き合うことを発見しました (図 6 b を参照)。電流が反対方向に流れる場合、導体は反発します (図 6 a を参照)。
米。 6. アンペア経験 ()
アンペールは、実験から次の結論を引き出しました。
1. 磁石、導体、または帯電した移動粒子の周囲に磁場があります。
2. 磁場は、この磁場内を移動する荷電粒子に何らかの力で作用します。
3. 電流は荷電粒子の有向運動であるため、磁場は電流を運ぶ導体に作用します。
図 7 はワイヤの長方形を示しており、電流の方向は矢印で示されています。 ギムレット ルールを使用して、長方形の辺の近くに磁力線を 1 本引き、矢印でその方向を示します。
米。 7. 問題の説明
解決
長方形（導電性フレーム）の側面に沿って、架空のギムレットを電流の方向にねじ込みます。
フレームの右側近くで、磁力線は導体の左側のパターンから出て、その右側のパターンの平面に入ります。 これは、導体の左側の点と右側の十字として矢印規則によって示されます (図 8 を参照)。
同様に、フレームの反対側近くの磁力線の方向を決定します。
米。 8. 問題の図解
アンペールの実験では、コイルの周りに磁針が設置され、コイルに電流が流れると、ソレノイドの両端への矢印が仮想線に沿って異なる極で設置されることが示されました (図 9 を参照)。 この現象は、電流が流れているコイルの近くに磁場があり、ソレノイドに磁極があることを示しています。 コイルに流れる電流の向きを変えると、磁針が向きを変えます。
米。 9.アンペールの経験。 電流によるコイルの近くでの磁場の形成
電流でコイルの磁極を決定するには、 ソレノイドの右手の法則(図 10 を参照) - 右手の手のひらでソレノイドをつかみ、4 本の指をターンの電流の方向に向けると、親指はソレノイド内の磁力線の方向を示します。は、その北極です。 この規則により、コイルの磁極の位置によって、コイルのターンの電流の方向を決定できます。
米。 10.電流のあるソレノイドの右手の法則
コイルに電流が流れている間に図 11 に示す磁極が発生した場合、コイルの電流の方向と電流源の極を決定します。
米。 11. 問題の図解
解決
ソレノイドの右手の法則に従って、親指が N 極を指すようにコイルを巻き付けます。 曲がった 4 本の指は、導体を流れる電流の方向を示します。したがって、電流源の右極は正です (図 12 を参照)。
米。 12. 問題の説明
このレッスンでは、直流電流が流れる導体と電流が流れるコイル (ソレノイド) の近くで磁場が発生する現象を調べました。 これらの磁場の磁力線を見つけるための規則も研究されました。
参考文献
- AV。 Peryshkin、E.M. ガトニク。 物理学 9. - バスタード、2006 年。
- おやすみなさい。 ステパノバ。 物理学の問題集。 - M.: 悟り、2001 年。
- A.ファディーバ。 物理テスト (グレード 7 - 11)。 -M.、2002。
- V. Grigoriev、G. Myakishev 自然界の力。 - M.:ナウカ、1997年。
宿題
- インターネット ポータル Clck.ru ().
- インターネット ポータル Class-fizika.narod.ru ().
- インターネット ポータル Festival.1september.ru ().