Regulă pentru mâna stângă pentru bobina curentă. regula mana stanga

Primul pas se va concentra pe regula mâinii drepte. Cu acesta, puteți determina direcția liniilor magnetice ale unui conductor care poartă curent. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoaștem direcția curentului în conductor. Uită-te doar la polii bateriei sau a acumulatorului. Deoarece curentul este direcționat de la „+” la „-”, acesta va merge din partea conductorului conectat la + spre partea lui -. Acum că am învățat direcția curentului, trebuie să „luăm”) mâna dreaptă și să îndoim toate degetele în palmă, cu excepția degetului mare! Ca in poza. Acum trebuie să „prindem” dirijorul, dar în așa fel încât deget mare a arătat direcția curentului, adică a fost îndreptată acolo unde era curentul). Cu acest aranjament al mâinii, degetele îndoite în jurul conductorului vor indica direcția liniilor câmpului său magnetic)

2 pas

Clar?)

Acum să trecem la determinarea polilor unei bobine cu curent. Trebuie să determinăm din nou direcția curentului într-un mod similar. După aceea, facem aproape același lucru, doar că lăsăm degetele mai drepte, dar îndoite. Ne apropiem de bobina și ne îndreptăm degetele (totul cu excepția celui mare proeminent) în direcția curentului din ea, adică degetele noastre au devenit, parcă, nu spire întregi ale bobinei). În acest caz, degetul mare arată direcția către polul nord al bobinei.
P.S. O mică digresiune) degetul arată, de asemenea, direcția liniilor magnetice care trec prin bobină și invers - arată direcția OPOSĂ cu liniile care trec în afara bobinei și „intră în polul ei sudic.

3 pas

Să începem să înțelegem regula mâinii stângi. Face posibilă determinarea direcției forței Ampere care acționează asupra unui conductor cu curent într-un câmp magnetic al unui magnet permanent! VO!=). Pentru experiment, avem nevoie doar de o mână stângă dreaptă, dar cu degetul drept îndoit la 90 de grade. Într-un câmp magnetic, mâna trebuie poziționată astfel încât polul nord „să privească” în partea interioară a palmei, adică. astfel încât liniile câmpului magnetic să fie îndreptate spre mână. În aceste condiții, avem nevoie de degete drepte pentru a îndrepta în direcția curentului în CONDUCTOR. Dacă totul este luat în considerare și făcut corect, atunci degetul îndoit la 90 de grade va arăta direcția forței Ampere.

Cu ajutorul regulii gimlet se determină direcțiile liniilor magnetice (se mai numesc și linii de inducție magnetică) în jurul unui conductor purtător de curent.

Regula Gimlet: Definiție

Regula în sine sună astfel: atunci când direcția de mișcare înainte a brațului coincide cu direcția curentului în conductorul studiat, direcția de rotație a mânerului acestui braț este aceeași cu direcția câmpului magnetic al actual.

Se mai numește și regula mâinii drepte, iar în acest context definiția este mult mai clară. Dacă apuci firul cu mâna dreaptă astfel încât patru degete să fie strânse într-un pumn, iar degetul mare îndreptat în sus (adică așa cum arătăm de obicei „clasa!” cu mâna noastră), atunci degetul mare va indica în ce direcție curentul se mișcă, iar celelalte patru degete – direcția liniilor câmpului magnetic

Un braț este un șurub cu filet la dreapta. Sunt standardul în tehnologie, pentru că reprezintă marea majoritate. Apropo, aceeași regulă ar putea fi formulată și pe exemplul mișcării acelui orei, deoarece șurubul din dreapta este răsucit în această direcție.

Aplicarea regulii gimletului

În fizică, regula gimlet este folosită nu numai pentru a determina direcția câmpului magnetic al curentului. Deci, de exemplu, se aplică și calculului direcției vectorilor axiali, vectorului viteză unghiulară, vectorului de inducție magnetică B, direcției curentului de inducție cu un vector de inducție magnetic cunoscut și multe alte opțiuni. Dar pentru fiecare astfel de caz, regula are propria sa formulare.

Deci, de exemplu, pentru a calcula vectorul produs, se spune: dacă desenați vectorii astfel încât să coincidă la început și mutați primul vector factor la al doilea vector factor, atunci brațul care se mișcă în același mod se va înșuruba. direcția vectorului produs.

Sau așa va suna regula girletului pentru rotația mecanică a vitezei: dacă rotiți șurubul în aceeași direcție în care se rotește corpul, acesta se va înșuruba în direcția vitezei unghiulare.

Așa arată regula brațului pentru momentul forțelor: atunci când șurubul se rotește în aceeași direcție în care forțele rotesc corpul, brațul se va înșuruba în direcția direcției acestor forțe.

REGULA GIM pentru un conductor drept cu curent

Servește la determinarea direcției liniilor magnetice (linii de inducție magnetică)
în jurul unui conductor drept care poartă curent.

Dacă direcția mișcării de translație a brațului coincide cu direcția curentului în conductor, atunci sensul de rotație a mânerului brațului coincide cu direcția liniilor câmpului magnetic al curentului.

Să presupunem că un conductor cu curent este situat perpendicular pe planul foii:
1. direcție de e-mail curent de la noi (la planul de tablă)

Conform regulii gimlet, liniile câmpului magnetic vor fi direcționate în sensul acelor de ceasornic.

Apoi, conform regulii gimletului, liniile câmpului magnetic vor fi îndreptate în sens invers acelor de ceasornic.

REGULĂ MÂNĂ DREAPTĂ pentru solenoid, de ex. bobine cu curent

Servește la determinarea direcției liniilor magnetice (linii de inducție magnetică) în interiorul solenoidului.

Dacă prindeți solenoidul cu palma mâinii drepte, astfel încât patru degete să fie direcționate de-a lungul curentului în viraje, atunci degetul mare lăsat deoparte va arăta direcția liniilor câmpului magnetic din interiorul solenoidului.

1. Cum interacționează cele 2 bobine între ele cu curentul?

2. Cum sunt direcționați curenții din fire dacă forțele de interacțiune sunt direcționate ca în figură?

3. Doi conductori sunt paraleli unul cu celălalt. Indicați direcția curentului în conductorul LED.

Așteptăm cu nerăbdare următoarea lecție despre „5”!

INTERESANT

Se știe că supraconductorii (substanțe care au rezistență electrică aproape nulă la anumite temperaturi) pot crea câmpuri magnetice foarte puternice. Au fost făcute experimente pentru a demonstra astfel de câmpuri magnetice. După răcirea supraconductorului ceramic cu azot lichid, pe suprafața acestuia a fost plasat un mic magnet. Forța de respingere a câmpului magnetic al supraconductorului a fost atât de mare încât magnetul s-a ridicat, a plutit în aer și a plutit deasupra supraconductorului până când supraconductorul, când este încălzit, și-a pierdut proprietățile extraordinare.

S-au făcut multe de la inventarea electricității. munca stiintificaîn fizică pentru a-i studia caracteristicile, trăsăturile și influența asupra mediu inconjurator. Regula gimlet și-a pus amprenta semnificativă asupra studiului câmpului magnetic, legea mâinii drepte pentru o înfășurare cilindrică a unui fir permite o înțelegere mai profundă a proceselor care au loc în solenoid, iar regula mâinii stângi caracterizează forțele care afectează conductorul cu curent. Datorită mâinilor drepte și stângi, precum și tehnicilor mnemonice, aceste modele pot fi ușor studiate și înțelese.

principiul gimletului

Pentru o perioadă destul de lungă de timp, caracteristicile magnetice și electrice ale câmpului au fost studiate separat de fizică. Cu toate acestea, în 1820, din întâmplare, omul de știință danez Hans Christian Oersted a descoperit proprietățile magnetice ale unui fir cu electricitate în timpul unei prelegeri despre fizică la universitate. S-a constatat și dependența orientării acului magnetic de direcția curgerii curentului în conductor.

Experimentul desfășurat dovedește prezența unui câmp cu caracteristici magnetice în jurul unui fir purtător de curent, la care reacționează un ac sau un compas magnetizat. Orientarea fluxului „schimbării” face ca acul busolei să se întoarcă în direcții opuse, săgeata însăși este situată tangențial la câmpul electromagnetic.

Pentru a identifica orientarea fluxurilor electromagnetice se folosește regula girletului sau legea șurubului drept, care prevede că prin înșurubarea șurubului de-a lungul cursului fluxului de curent electric în șunt, se va stabili modul în care este rotit mânerul. orientarea fluxurilor EM ale fondului de „schimbare”.

De asemenea, este posibil să folosiți regula lui Maxwell a mâinii drepte: atunci când degetul retras al mâinii drepte este orientat de-a lungul cursului fluxului de electricitate, atunci degetele strânse rămase vor arăta orientarea câmpului electromagnetic.

Folosind aceste două principii, se va obține același efect, folosit pentru determinarea fluxurilor electromagnetice.

Legea mâinii drepte pentru solenoid

Principiul șurubului considerat sau regularitatea lui Maxwell pentru mâna dreaptă este aplicabil unui fir drept cu curent. Cu toate acestea, în inginerie electrică există dispozitive în care conductorul nu este situat drept, iar legea șurubului nu este aplicabilă acestuia. În primul rând, acest lucru se aplică inductorilor și solenoizilor. Un solenoid, ca un fel de inductor, este o înfășurare cilindrică de sârmă, a cărei lungime este de multe ori mai mare decât diametrul solenoidului. Inductorul inductor diferă de solenoid doar prin lungimea conductorului în sine, care poate fi de câteva ori mai mică.

matematician francez şi Fizica A-M. Ampère, datorită experimentelor sale, a descoperit și a dovedit că atunci când curentul electric a trecut prin șocul de inductanță, indicatoarele busolei de la capetele înfășurării cilindrice a firului își învârteau capetele inverse de-a lungul fluxurilor invizibile ale câmpului EM. Astfel de experimente au demonstrat că în apropierea inductorului se formează un câmp magnetic cu curent, iar înfășurarea cilindrică a firului formează poli magnetici. Câmpul electromagnetic excitat de curentul electric al înfășurării cilindrice a firului este similar cu câmpul magnetic al unui magnet permanent - capătul înfășurării cilindrice a firului, din care ies fluxurile EM, reprezintă polul nord, iar capătul opus este sudul.

Pentru a recunoaște polii magnetici și orientarea liniilor EM în inductor cu curent, se folosește regula din dreapta pentru solenoid. Se spune că dacă luați această bobină cu mâna, plasați degetele palmei direct în cursul fluxului de electroni în viraje, degetul mare, mișcat cu nouăzeci de grade, va stabili orientarea fundalului electromagnetic în mijlocul solenoidul - polul său nord. În consecință, cunoscând poziția polilor magnetici ai înfășurării cilindrice a firului, este posibil să se determine calea fluxului de electroni în spire.

legea mâinii stângi

Hans Christian Oersted, după ce a descoperit fenomenul unui câmp magnetic în apropierea unui șunt, și-a împărtășit rapid rezultatele cu majoritatea oamenilor de știință din Europa. Drept urmare, Ampere A.-M., folosind metode proprii, după o scurtă perioadă de timp a dezvăluit publicului un experiment privind comportamentul specific a două șunturi paralele cu curent electric. Formularea experimentului a dovedit că firele plasate în paralel, prin care curentul electric circulă într-o direcție, se deplasează reciproc unul către celălalt. În consecință, astfel de șunturi se vor respinge reciproc, cu condiția ca „schimbarea” care curge în ele să fie distribuită în direcții diferite. Aceste experimente au stat la baza legilor lui Ampère.

Testele ne permit să exprimăm principalele concluzii:

1. Un magnet permanent, un conductor „reversibil”, o particulă în mișcare încărcată electric au o regiune EM în jurul lor;
2. O particulă încărcată care se mișcă în această regiune este supusă unei anumite influențe din partea fondului EM;
3. „Inversarea” electrică este mișcarea orientată a particulelor încărcate, respectiv fondul electromagnetic acționează asupra șuntului cu electricitate.

Fondul EM influențează șuntul cu o „schimbare” a unui fel de presiune numită forță Ampère. Această caracteristică poate fi determinată prin formula:

FA=IBΔlsinα, unde:

• FA este forța Amperi;
• I este intensitatea energiei electrice;
• B este vectorul inducției magnetice modulo;
• Δl este dimensiunea șuntului;
• α este unghiul dintre direcția B și cursul electricității în fir.

Cu condiția ca unghiul α să fie de nouăzeci de grade, atunci această forță este cea mai mare. În consecință, dacă acest unghi este zero, atunci forța este zero. Conturul acestei forțe este dezvăluit de modelul mâinii stângi.

Dacă studiați regula gimletului și regula mâinii stângi, veți obține toate răspunsurile la formarea câmpurilor EM și efectul acestora asupra conductorilor. Datorită acestor reguli, este posibil să se calculeze inductanța bobinelor și, dacă este necesar, să se formeze contracurenți. Principiul construcției motoarelor electrice se bazează pe forțele Ampère în general și pe regula mâinii stângi în special.

Video

Multă vreme, câmpurile electrice și magnetice au fost studiate separat. Dar în 1820, omul de știință danez Hans Christian Oersted, în timpul unei prelegeri despre fizică, a descoperit că acul magnetic se rotește în apropierea unui conductor care transportă curent (vezi fig. 1). Aceasta a dovedit efectul magnetic al curentului. După ce a efectuat mai multe experimente, Oersted a descoperit că rotația acului magnetic depinde de direcția curentului din conductor.

Orez. 1. Experiența lui Oersted

Pentru a ne imagina principiul prin care acul magnetic se rotește în apropierea unui conductor care poartă curent, luați în considerare vederea de la capătul conductorului (vezi Fig. 2, curentul este direcționat către figură, - din figură), lângă care sunt instalate acele magnetice. După trecerea curentului, săgețile se vor alinia într-un anumit fel, poli opuși unul față de celălalt. Deoarece săgețile magnetice se aliniază tangențial la liniile magnetice, liniile magnetice ale unui conductor direct cu curent sunt cercuri, iar direcția lor depinde de direcția curentului în conductor.

Orez. 2. Amplasarea săgeților magnetice lângă un conductor direct cu curent

Pentru o demonstrație mai vizuală a liniilor magnetice ale unui conductor cu curent, se poate efectua următorul experiment. Dacă pilitura de fier este turnată în jurul conductorului cu curent, atunci după un timp pilitura, căzută în câmpul magnetic al conductorului, vor fi magnetizate și amplasate în cercuri care acoperă conductorul (vezi Fig. 3).

Orez. 3. Amplasarea piliturii de fier în jurul conductorului cu curent ()

Pentru a determina direcția liniilor magnetice în apropierea unui conductor cu curent, există regula gimlet(regula șurubului din dreapta) - dacă înșurubați brațul în direcția curentului din conductor, atunci sensul de rotație al mânerului brațului va indica direcția liniilor câmpului magnetic al curentului (vezi Fig. 4) .

Orez. 4. Regula Gimlet ()

De asemenea, puteți utiliza regula mana dreapta- dacă îndreptați degetul mare al mâinii drepte în direcția curentului din conductor, atunci patru degete îndoite vor indica direcția liniilor câmpului magnetic al curentului (vezi Fig. 5).

Orez. 5. Regula pentru mâna dreaptă ()

Ambele reguli dau același rezultat și pot fi utilizate pentru a determina direcția curentului de-a lungul direcției liniilor câmpului magnetic.

După descoperirea fenomenului de apariție a unui câmp magnetic în apropierea unui conductor cu curent, Oersted a trimis rezultatele cercetărilor sale către majoritatea oamenilor de știință de seamă din Europa. Primind aceste date, matematicianul și fizicianul francez Ampère și-a început seria de experimente și după un timp a demonstrat publicului experiența interacțiunii a doi conductori paraleli cu curentul. Ampere a constatat că, dacă doi conductori paraleli curg într-o direcție, atunci astfel de conductori se atrag (vezi Fig. 6 b) dacă curentul curge în direcții opuse, conductorii se resping (vezi Fig. 6 a).

Orez. 6. Amperi experiență ()

Ampère a tras următoarele concluzii din experimentele sale:

1. Există un câmp magnetic în jurul unui magnet, sau a unui conductor sau a unei particule în mișcare încărcate electric.

2. Un câmp magnetic acționează cu o anumită forță asupra unei particule încărcate care se mișcă în acest câmp.

3. Curentul electric este o mișcare direcționată a particulelor încărcate, deci câmpul magnetic acționează asupra unui conductor care poartă curent.

Figura 7 prezintă un dreptunghi de sârmă, direcția curentului în care este indicată prin săgeți. Folosind regula gimlet, trageți o linie magnetică lângă părțile laterale ale dreptunghiului, indicând direcția acestuia cu o săgeată.

Orez. 7. Ilustrație pentru problema

Soluţie

De-a lungul laturilor dreptunghiului (cadru conductor) înșurubăm un braț imaginar în direcția curentului.

Aproape de partea dreaptă a cadrului, liniile magnetice vor ieși din modelul din stânga conductorului și vor intra în planul modelului din dreapta acestuia. Acest lucru este indicat de regula săgeții ca un punct în stânga conductorului și o cruce în dreapta acestuia (vezi Fig. 8).

În mod similar, determinăm direcția liniilor magnetice în apropierea celorlalte părți ale cadrului.

Orez. 8. Ilustrație pentru problema

Experimentul lui Ampere, în care au fost instalate ace magnetice în jurul bobinei, a arătat că atunci când curentul a trecut prin bobină, săgețile până la capetele solenoidului au fost instalate cu diferiți poli de-a lungul liniilor imaginare (vezi Fig. 9). Acest fenomen a arătat că în apropierea bobinei există un câmp magnetic cu curent și, de asemenea, că solenoidul are poli magnetici. Dacă schimbați direcția curentului din bobină, acele magnetice se vor întoarce.

Orez. 9. Experiența lui Ampère. Formarea unui câmp magnetic în apropierea unei bobine cu curent

Pentru a determina polii magnetici ai unei bobine cu curent, regulă pentru mâna dreaptă pentru solenoid(vezi Fig. 10) - dacă apucați solenoidul cu palma mâinii drepte, îndreptând patru degete în direcția curentului în viraje, atunci degetul mare va arăta direcția liniilor câmpului magnetic din interiorul solenoidului, că este, la polul său nord. Această regulă vă permite să determinați direcția curentului în spirele bobinei prin locația polilor magnetici.

Orez. 10. Regulă pentru mâna dreaptă pentru un solenoid cu curent

Determinați direcția curentului în bobină și polii la sursa de curent dacă polii magnetici indicați în figura 11 apar în timpul trecerii curentului în bobină.

Orez. 11. Ilustrație pentru problema

Soluţie

Conform regulii mâinii drepte pentru solenoid, înfășurați bobina astfel încât degetul mare să fie îndreptat către polul său nord. Patru degete îndoite vor indica direcția curentului în josul conductorului, prin urmare, polul drept al sursei de curent este pozitiv (vezi Fig. 12).

Orez. 12. Ilustrație pentru problema

În această lecție, am examinat fenomenul de apariție a unui câmp magnetic în apropierea unui conductor purtător de curent continuu și a unei bobine purtătoare de curent (solenoid). Au fost studiate și regulile de găsire a liniilor magnetice ale acestor câmpuri.

Bibliografie

1. A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. Fizica 9. - Dropia, 2006.
2. G.N. Stepanova. Culegere de probleme de fizică. - M.: Iluminismul, 2001.
3. A. Fadeeva. Teste de fizică (clasele 7 - 11). - M., 2002.
4. V. Grigoriev, G. Myakishev Forțele în natură. - M.: Nauka, 1997.

Teme pentru acasă

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