Физика правило левой и правой руки: Правило правой руки — Основы электроники — Автозапчасти для иномарок — Продажа и подбор автозапчастей на иномарки

Содержание

формула, в чем измеряется сила тока и ампера

Для того, чтобы узнать траекторию вращения магнитного поля, находящегося у прямого проводника с током, используется правило буравчика (штопора). В литературе также оно известно, как правило правой руки. В научной среде выделяют и правило левой руки.

Применение правила буравчика

Данное правило гласит: если при движении вперед этого устройства траектория движения тока в проводнике совпадает с ним, то траектория вращения основания прибора комплементарна траектории движения магнитного контура.

Чтобы определить траекторию вращения магнитного контура на представленном графическом изображении нужно знать несколько особенностей.

Часто в задачах по физике нужно, наоборот, определить траекторию движения тока. Чтобы это сделать, дается направление вращения кругов магнитного поля. Ручка буравчика начинается вращаться в сторону, указанную в условиях. Если буравчик движется в поступательном направлении, значит, ток направлен в сторону движения, если же он направлен в обратную, то и ток движется соответственно.

Для определения траектории движения тока в случае, представленном на втором рисунке, тоже можно воспользоваться правилом штопора. Для этого необходимо вращать ручку буравчика в сторону, указанную на изображении контура магнитного поля. Если он будет двигаться поступательно, то ток будет двигаться в сторону от наблюдателя, если же, наоборот, только к наблюдателю.

[stop]Важно! Если указана траектория движения потока, то определить траекторию вращения линии магнитного контура можно по вращению ручки буравчика.[/stop]

Оно обозначается при помощи точки или крестика. Точка означает движение в сторону наблюдателя, крестик означает обратное. Легко запомнить этот случай, используя так называемое правило «стрелы», если острие «смотрит», а в лицо, то траектория движения тока в сторону наблюдателя, если же в лицо «смотрит хвост стрелы», то она двигается от наблюдателя.

Как правило буравчика, так и правило правой руки, достаточно легко применить на практике. Для этого нужно расположить кисть соответствующей руки таким образом, чтобы в лицевую сторону направлялся силовой контур магнитного поля, после чего большой палец, отведенный перпендикулярно, необходимо направить сторону движения тока, соответственно, остальные выпрямленные пальцы укажут на траекторию магнитного контура.

Различают исключительные случаи использования правила правой руки для вычисления:

  • уравнения Максвелла;
  • момента силы;
  • угловой скорости;
  • момента импульса;
  • магнитной индукции;
  • тока в проводе, движущегося через магнитное поле.

Правило левой руки

Правилом этой руки возможно вычислить направленность силы воздействия магнитного контура на заряженные элементарные составляющие атома плюсовой и минусовой 
полярности.

Возможно определить и направление тока, если доступна информация о траекториях вращения магнитного контура и действующей на проводник энергии. Определяется и направление магнитного контура в случае известности траектории движения силы и тока. Ну и можно выяснить знак заряда нестатичной частицы.

Это правило звучит следующим образом: расположив лицевую часть кисти соответствующей руки, чтобы воображаемый контур магнитного поля направлялись в нее под прямым углом, а пальцы, за исключением большого, направив в сторону движения тока, можно определить траекторию силы, воздействующая на этот провод при помощи перпендикулярно отодвинутого большого пальца. Сила, оказывающая воздействие на проводник, носит имя 

Мари Ампера, обнаружившего ее в 1820 году.

Сила Ампера: варианты расчета

Прежде чем сформулировать данную величину, необходимо разобраться, что такое понятие «сила» в физике. Ей называется величина в физике, которая является мерой воздействия всех окружающих тел на рассматриваемый объект. Обычно любую силу обозначают английской буквой F, от латинского fortis, что означает сильный.

Рассчитывается элементарная сила Ампера по формуле:

где, dl – часть длины проводника, B –индукция магнитного контура, I – сила тока.

 

Рассчитывается также сила Ампера по формуле:

где, J – направление плотности тока, dv– элемент объема проводника.

 

Формулировка расчета модуля силы Ампера, согласно литературе, звучит так: данный показатель напрямую зависит от силы тока, протяженности проводника, синуса, образуемого между этим вектором и самим проводником угла, и величины значения вектора магнитного контура в модуле. Она и носит название модуля силы Ампера. Формула данного закона математически строится так:

где, B – модуль индукции магнитного контура, I – сила тока, l – длина проводника, α – образуемый угол. Максимальное значение будет при перпендикулярном их пересечении.

Показатель измеряется в ньютонах (условное обозначение – Н) или

. Он является векторной величиной и зависит от вектора индукции и тока.

 

Существуют и другие формулы для расчета силы Ампера. Но на практике они достаточно редко востребованы и тяжелы для понимания.

Сила тока

Иногда чтобы рассчитать закон Ампера, для начала нужно вычислить силу тока. Существуют несколько формул расчета данной величины. Для расчета ее величины используют:

  • закон Ома для полного участка цепи и ее части;
  • отношение напряжения и суммы сопротивлений;
  • отношение мощности и напряжения.

Самым популярным является отношение количество заряда прошедшего за единицу времени через определенную поверхность к размеру этого интервала. Графически формула выглядит следующим образом:

 

 

Чтобы найти этот показатель можно пользоваться законом Ома для участка цепи. Он гласит следующее: величина этого показателя равна отношению приложенного напряжения к сопротивлению на измеряемым участке цепи. Записывается формула этого закона следующим образом:

 

 

Определить ее также можно, применив формулу закон Ома 

для полной цепи.  Звучит он так: эта величина является отношением приложенного напряжения в цепи и суммы внутреннего сопротивления источника питания и всего сопротивления в цепи. Формула выглядит так:

 

 

Рассчитать данную величину можно, в случае если известны мощность и напряжение.

 

 

 

[stop]Важно! Применение каждой конкретной формулы зависит от имеющихся в распоряжении данных.[/stop]

Согласно утвержденной МСЕ, измеряется сила тока в амперах,

 и обозначается А (в честь ученого, открывшего ее). Но это не единственный способ обозначения данной величины. Дополнительно измеряется сила тока в Кл/с.

Изучая в общеобразовательных учреждениях данный материал, ученики быстро забывают, как применять правила левой и правой руки, и для чего они вообще нужны. Также часто они не помнят в чём измеряют указанные величины. Ознакомившись с рассмотренным выше материалом, не должно возникнуть трудностей с применением рассмотренных правил и законов на практике.

Правило буравчика

 Правило правой руки

Приведение правила левой и правой руки к одному виду

На главную страницу

Приведение правил левой и

  правой руки к одному виду

 

 

Современная теория электродинамики не имеет физической модели, которая может объяснить одновременное существование двух эмпирических правил — левой и правой руки. Также в электродинамике нет физической модели, которая объясняет их смену при смене направления потока энергии.

Рассмотрим эти правила.

Правило левой руки — эмпирическое правило для определения силы Ампера для участка цепи — потребителя тока.

«Правило левой руки определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник». [1]

Правило правой руки — эмпирическое правило определения силы индукционного тока для участка цепи — источника тока.

«Правило правой руки определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый палец направить по движению проводника, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока». [1]

Эти два правила являются зеркальным отражением друг друга: одно для участка цепи – потребителя тока, другое — для участка цепи – источника тока.

Несмотря на их очевидную зеркальность, они сформулированы для разных физических величин. Правило левой руки использует направление электрического тока, направление магнитного поля, направление силы Ампера. Правило правой руки использует направление электрического тока, направление магнитного поля, направление движения проводника.

Возникает вопрос – почему из правила правой руки исключили силу Ампера, сменив его направлением движения проводника, ведь в этом случае сила Ампера также наблюдается.

Ответ простой. В электродинамике нечем объяснить смену направления силы Ампера.

Сила Ампера в правиле правой и левой руки направлена противоположно. 

Направление движения проводника на участке цепи – источнике тока совпадает с силой Ампера, которая и вызывает это движение. В этом случае нужно заменить направление движения проводника на направление силы Ампера.

Правило правой руки более логично сформулировать следующим образом:

 «Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый палец будет указывать направление силы, действующей на проводник, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока».

В классической электродинамике эти два правила обычно не рассматриваются совместно именно потому, что отсутствует даже примитивная физическая модель, позволяющая объяснить с одной стороны, одновременное существование двух этих правил, а не одного, с другой стороны, одного закона Ампера, а не двух.

В классической электродинамике при переходе от правила левой руки к правилу правой руки ничего не изменяется.

Не меняется направление вектора напряженности магнитного поля . Оно определяется эмпирическим правилом правого винта. Не меняется направление вектора напряжённости электрического поля . Оно определяется полярностью поданного извне напряжением. Направление электрического тока также не меняется, поскольку привязано к полярности напряжения.

Меняется только направление силы Ампера.

При наличии двух векторов, направление которых не меняется, в классической электродинамике нечем обосновать смену направления третьего вектора — силы Ампера при переходе проводника с током из режима двигателя в режим генератора.

Таким образом, одновременное существование двух несовместимых и теоретически необъяснимых правил — правила левой и правой руки даёт возможность изучить формирование силы Ампера, причину её реверса и вывести полный закон Ампера.

   

 

 

   Литература

 

1. Советский энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия». 1985.

2. Дрюков В.М. О чём молчат физики. Тула, 2004.

3. / http://drjukow.narod.ru/


2. Дрюков В.М. Физика. Дополнительные материалы. Тула изд. ООО Аквариус. 2021

Полный закон Ампера


Правило левой руки

Урок в 9 классе по теме: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Цели урока:

Этапы урока:

1. Организационный момент – 2 мин.
2. Проверка домашнего задания, знаний и умений – 6 мин.
3. Объяснение нового материала – 18 мин.
4. Физкультминутка – 2 мин.
5. Закрепление. Решение задач – 15 мин.
6. Итоги. Выводы. Домашнее задание  – 2 мин.

ХОД УРОКА

I.   Проверка домашнего задания, знаний и умений – 6 мин

1. Магнитное поле порождается______________ (электрическим током).

2. Магнитное поле создается ______________заряженными частицами (движущимися).

3. За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает _________полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку (северный).
4.Магнитные линии выходят из _________ полюса магнита и входят в ________. (Северного, южный).

5. Как взаимодействуют два провода троллейбусной линии: притягиваются или отталкиваются? (Притягиваются).

Поменялись листочками и проверили друг друга. На экране высвечиваются правильные ответы.


Правильных ответов: 5 ответов– 5 баллов, 4 ответа – 4 балла, 3 ответа – 3 балла, 1 – 2 ответа – 2 балла.

II.  Объяснение нового материала – 15 мин

Учитель:  Как можно обнаружить магнитное поле? Оно не действует на наши органы чувств – не имеет запаха, цвета, вкуса. Мы не можем, правда, с уверенностью утверждать, что в животном мире нет существ, чувствующих магнитное поле. В США и Канаде для отгона осьминог с места скопления мальков на реках, впадающих в Великие озера, установлены электромагнитные барьеры. Ученые объясняют способность рыб ориентироваться в просторах океана их реакцией на магнитные поля…

Сегодня на уроке мы изучим,  как  обнаружить магнитное поле по его действию на электрический ток и изучим правило левой руки.

На всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой, наличие такой силы можно посмотреть с помощью такого опыта: проводник подвешен на гибких проводах, который через ключ присоединен к аккумуляторам. Проводник помещен между полюсами подковообразного магнита, т. е. находится в магнитном поле. При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и проводник приходит в движение. Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник с током двигаться не будет. (Демонстрация опыта)

Если ученики смогут сами ответить: Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Учитель: Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.
Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нем магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Вывод 1: Таким образом, магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Выясним, от чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Опыт показывает, что при изменении направления тока изменяется и направление движения проводника, а значит, и направление действующей на него силы Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля).
Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.
Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки. В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Ученики: за направление тока во внешней части электрической цепи (т.е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Учитель: Пользуясь правилом левой руки это следует помнить.
Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создается движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.    

С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную. Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить не только направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током или движущуюся заряженную частицу. По этому правилу мы можем определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы).
Сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линиями магнитного поля или параллельны им.

III. Физкультминутка – 2 мин.

Встаньте, пожалуйста. Вы – компас, ваше лицо – указывает всегда на север, затылок – на юг, стена – это северный полюс, противоположная доска – южный полюс. – Дети поворачиваются лицом к стене. Полюса поменялись. Дети поворачиваются лицом к доске. Возникают магнитные бури – дети начинают качаться и вращаться.
Отдохнули, спасибо, присаживайтесь.

IV. Закрепление материала. Решение задач – 15 мин.

Учитель:Упр. 36 (1). В какую сторону покатится легкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи?

Ученики дают ответы: по правилу левой руки линии магнитного поля входят в ладонь, электрический ток течет по трубочке, значит, трубочка покатится к источнику тока.

Учитель: Сегодня на уроке мы изучили, как обнаружить магнитное поле по его действию на электрический ток. Рассмотрели правило левой руки.

V. Домашнее задание: § 46, упр. 36 (2, 3, 4, 5).

Проверочная работа 9 класс на использование правила левой руки | Материал по физике (9 класс) по теме:

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Разработка урока по физике в 9 классе: «Влияние магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки»

Урок по физике для 9 класса. Предоставлен конспект урока, презентация к нему….

Урок физики 9 класс. «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Урок физики 9 класс.«Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»Учитель физики Даузе М.Г. МБОУ «Краснохолмская сош №2 им.С.Забавина»Цели урока:Образоват…

Урок по физике в 9 классе по теме: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Данная разработка полностью охватывает повторение темы магнитное поле и его графическое изображение, а также знакомит ребят с новыми понятиями, как силы Ампера и Лоренца. В данном уроке отрабаты…

Конспект урока по физической культуре для 5 класса (по ФГОС) Тема урока: Ловля и передача мяча в движении, в треугольнике. Ведение на месте правой (левой) рукой. Развитие координационных способностей

Цель урока: Овладение способами оздоровления и укрепления организма учащихся посредством занятий баскетболом. Задачи:1. образовательная: познакомить учащихся с рациональным питанием школьников; ф…

Урок в 9 классе по теме: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Цели урока:·         Образовательные:o    изучить как обнаруживается магнитное поле по его действию на электрический ток, изучить правило левой р…

Интегрированный урок физики, информатики и искусства в 9 — м классе по теме: «Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки» из раздела «ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ» с элементами экологического воспитания.

Структура технологической карты в соответствии с требованиями ФГООС  по теме «Действие магнит­ного поля на про­водник с током. Правило левой руки» из раздела «ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ».Цель: формиро…

Самостоятельная работа «Направление тока и направление линий его магнитного поля. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Самостоятельная работа«Направление тока и направление линий его магнитного поля. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»самостоятельная работа…

Правило буравчика и правило правой. Что такое правило левой и правой руки в физике

Продолжительное время электрические и магнитные поля изучались раздельно. Но в 1820 году датский учёный Ханс Кристиан Эрстед во время лекции по физике обнаружил, что магнитная стрелка поворачивается возле проводника с током (см. Рис. 1). Это доказало магнитное действие тока. После проведения нескольких экспериментов Эрстед обнаружил, что поворот магнитной стрелки зависел от направления тока в проводнике.

Рис. 1. Опыт Эрстеда

Для того чтобы представить, по какому принципу происходит поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током, рассмотрим вид с торца проводника (см. Рис. 2, ток направлен в рисунок, — из рисунка), возле которого установлены магнитные стрелки. После пропускания тока стрелки выстроятся определённым образом, противоположными полюсами друг к другу. Так как магнитные стрелки выстраиваются по касательным к магнитным линиям, то магнитные линии прямого проводника с током представляют собой окружности, а их направление зависит от направления тока в проводнике.

Рис. 2. Расположение магнитных стрелок возле прямого проводника с током

Для более наглядной демонстрации магнитных линий проводника с током можно провести следующий опыт. Если вокруг проводника с током высыпать железные опилки, то через некоторое время опилки, попав в магнитное поле проводника, намагнитятся и расположатся по окружностям, которые охватывают проводник (см. Рис. 3).

Рис. 3. Расположение железных опилок вокруг проводника с током ()

Для определения направления магнитных линий возле проводника с током существует правило буравчика (правило правого винта) — если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока (см. Рис. 4).

Рис. 4. Правило буравчика ()

Также можно использовать правило правой руки — если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока (см. Рис. 5).

Рис. 5. Правило правой руки ()

Оба указанных правила дают один и тот же результат и могут быть использованы для определения направления тока по направлению магнитных линий поля.

После открытия явления возникновения магнитного поля вблизи проводника с током Эрстед разослал результаты своих исследований большинству ведущих учёных Европы. Получив эти данные, французский математик и физик Ампер приступил к своей серии экспериментов и через некоторое время продемонстрировал публике опыт по взаимодействию двух параллельных проводников с током. Ампер установил, что если по двум расположенным параллельно проводникам течёт электрический ток в одну сторону, то такие проводники притягиваются (см. Рис. 6 б) если ток течёт в противоположные стороны — проводники отталкиваются (см. Рис. 6 а).

Рис. 6. Опыт Ампера ()

Из своих опытов Ампер сделал следующие выводы:

1. Вокруг магнита, или проводника, или электрически заряженной движущейся частицы существует магнитное поле.

2. Магнитное поле действует с некоторой силой на заряженную частицу, движущуюся в этом поле.

3. Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, поэтому магнитное поле действует на проводник с током.

На рисунке 7 изображён проволочный прямоугольник, направление тока в котором показано стрелками. Используя правило буравчика, начертить возле сторон прямоугольника по одной магнитной линии, указав стрелкой её направление.

Рис. 7. Иллюстрация к задаче

Решение

Вдоль сторон прямоугольника (проводящей рамки) вкручиваем мнимый буравчик по направлению тока.

Вблизи правой боковой стороны рамки магнитные линии будут выходить из рисунка слева от проводника и входить в плоскость рисунка справа от него. Это обозначается с помощью правила стрелы в виде точки слева от проводника и крестика справа от него (см. Рис. 8).

Аналогично определяем направление магнитных линий возле других сторон рамки.

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

Опыт Ампера, в котором вокруг катушки устанавливались магнитные стрелки, показал, что при протекании по катушке тока стрелки к торцам соленоида устанавливались разными полюсами вдоль мнимых линий (см. Рис. 9). Это явление показало, что вблизи катушки с током есть магнитное поле, а также что у соленоида есть магнитные полюса. Если изменить направление тока в катушке, магнитные стрелки развернутся.

Рис. 9. Опыт Ампера. Образование магнитного поля вблизи катушки с током

Для определения магнитных полюсов катушки с током используется правило правой руки для соленоида (см. Рис. 10) — если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида, то есть на его северный полюс. Это правило позволяет определять направление тока в витках катушки по расположению её магнитных полюсов.

Рис. 10. Правило правой руки для соленоида с током

Определите направление тока в катушке и полюсы у источника тока, если при прохождении тока в катушке возникают указанные на рисунке 11 магнитные полюсы.

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Решение

Согласно правилу правой руки для соленоида, обхватим катушку таким образом, чтобы большой палец показывал на её северный полюс. Четыре согнутых пальца укажут на направление тока вниз по проводнику, следовательно, правый полюс источника тока положительный (см. Рис. 12).

Рис. 12. Иллюстрация к задаче

На данном уроке мы рассмотрели явление возникновения магнитного поля вблизи прямого проводника с током и катушки с током (соленоида). Также были изучены правила нахождения магнитных линий данных полей.

Список литературы

  1. А.В. Перышкин, Е. М. Гутник. Физика 9. — Дрофа, 2006.
  2. Г.Н. Степанова. Сборник задач по физике. — М.: Просвещение, 2001.
  3. А.Фадеева. Тесты физика (7 — 11 классы). — М., 2002.
  4. В. Григорьев, Г. Мякишев Силы в природе. — М.: Наука, 1997.

Домашнее задание

  1. Интернет-портал Clck.ru ().
  2. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru ().
  3. Интернет-портал Festival.1september.ru ().

Тем, кому в школе плохо давалась физика, правило буравчика и сегодня — самая настоящая «терра инкогнита». Особенно если попытаться найти определение известного закона в Сети: поисковые системы тут же выдадут множество мудрёных научных объяснений со сложными схемами. Однако вполне возможно кратко и понятно объяснить, в чём же оно состоит.

В чём состоит правило буравчика

Буравчик — инструмента для сверления отверстий

Оно звучит так: в случаях, когда направление буравчика совпадает с направлением тока в проводнике во время поступательных движений, то одновременно идентичным ему будет и направление вращения ручки буравчика.

В поисках направления

Чтобы разобраться, придётся всё-таки вспомнить школьные уроки. На них учителя физики рассказывали нам о том, что электроток — это движение элементарных частиц, которые при этом несут свой заряд по проводящему материалу. Благодаря источнику движение частиц в проводнике — направленное. Движение, как известно, жизнь, а потому вокруг проводника возникает не что иное, как магнитное поле, и оно тоже вращается. Но как?

Ответ даёт именно это правило (без использования каких-либо специальных инструментов), и результат оказывается весьма ценным, ведь в зависимости от направления магнитного поля парочка проводников начинает действовать по совершенно разным сценариям: либо отталкиваться друг от друга, либо, напротив, устремляться навстречу.

Использование

Самый простой способ определения пути движений линий магнитного поля — применение правила буравчика

Представить это можно и так — на примере собственной правой руки и самого обычного провода. Провод кладём в руку. Четыре пальца крепко сжимаем в кулак. Большой палец указывает вверх — наподобие жеста, которым мы демонстрируем, что нам что-то нравится. В данной «раскладке» большой палец чётко укажет направление движения тока, тогда как остальные четыре — путь движений линий магнитного поля.

Правило вполне применимо в жизни. Физикам оно необходимо для того, чтобы определить направление магнитного поля тока, рассчитать механическое вращение скорости, вектор магнитной индукции и момент сил.

Кстати, о том, что правило применимо к самым разным ситуациям говорит и то, что существует сразу несколько его толкований — в зависимости от рассматриваемого каждого конкретного случая.

С момента создания электричества было проделано много научной работы в физике по изучению его характеристик, особенностей и влияния на окружающую среду. Правило буравчика внесло свой значимый след в изучение магнитного поля, закон правой руки для цилиндрической обмотки провода позволяет глубже понять процессы, проходящие в соленоиде, а правило левой руки характеризует силы, влияющие на проводник с током. Благодаря правой и левой руке, а также мнемоническим приемам можно с легкостью эти закономерности изучить и понять.

Принцип буравчика

Достаточно долгое время магнитные и электрические характеристики поля изучались физикой раздельно. Однако в 1820 году совершенно случайно датский ученый Ханс Христиан Эрстед обнаружил магнитные свойства провода с электричеством во время проведения лекции по физике в университете. Также была обнаружена зависимость ориентации магнитной стрелки от направления протекания тока в проводнике.

Проведенный опыт доказывает наличие поля с магнитными характеристиками вокруг провода с током, на которое реагирует намагниченная стрелка или компас. Ориентация протекания «переменки» заставляет поворачиваться стрелку компаса в противоположные стороны, сама стрелка расположена по касательной электромагнитного поля.

Для выявления ориентации электромагнитных потоков применяют правило буравчика, или закон правого винта, которое гласит, что, ввинчивая шуруп по курсу протекания электротока в шунте, путь верчения рукоятки задаст ориентацию ЭМ потоков фона «переменки».

Также возможно использовать правило Максвелла правой руки: когда отодвинутый палец правой руки ориентируется по курсу протекания электричества, то остальные сжатые пальцы покажут ориентацию электромагнитной области.

Пользуясь этими двумя принципами, будет получен одинаковый эффект, используемый для определения электромагнитных потоков.

Закон правой руки для соленоида

Рассмотренный принцип винта или закономерность Максвелла для правой руки применим для прямолинейного провода с током. Однако в электротехнике встречаются устройства, у которых проводник расположен не прямолинейно, и для него закон винта не применим. В первую очередь, это касается катушек индуктивности и соленоидов. Соленоид, как разновидность катушки индуктивности, представляет собой цилиндрическую обмотку провода, длина которого во много раз больше диаметра соленоида. Дроссель индуктивности отличается от соленоида лишь длиной самого проводника, который может быть в разы меньше.

Французский специалист по математике и физике А-М. Ампер, благодаря своим опытам, узнал и доказал, что при прохождении по дросселю индуктивности электротока указатели компаса у торцов цилиндрической обмотки провода разворачивались обратными концами вдоль невидимых потоков ЭМ поля. Такие опыты доказали, что около катушки индуктивности с током образовывается магнитное поле, и цилиндрическая обмотка проволоки формирует магнитные полюса. Электромагнитное поле, возбуждаемое электротоком цилиндрической обмотки проволоки, подобно магнитному полю постоянного магнита – конец цилиндрической обмотки провода, из которого выходят ЭМ потоки, отображает полюс, являющийся северным, а противоположный конец является южным.

Для распознавания магнитных полюсов и ориентации ЭМ линий в дросселе с током употребляют правило правой руки для соленоида. Оно сообщает о том, что, если взять данную катушку рукой, разместить пальцы ладони прямо по курсу протекания электронов в витках, большой палец, отодвинутый на девяносто градусов, задаст ориентацию электромагнитного фона в середине соленоида – его северный полюс. Соответственно, зная позицию магнитных полюсов цилиндрической обмотки проволоки, можно определить трассу протекания электронов в витках.

Закон левой руки

Ханс Христиан Эрстед после открытия явления магнитного поля вблизи шунта в кратчайшие сроки поделился своими результатами с большинством ученых Европы. В результате этого Ампер А.-М., пользуясь своими методами, спустя короткий отрезок времени явил общественности эксперимент по специфическому поведению двух параллельных шунтов с электротоком. Формулировка опыта доказывала, что параллельно размещенные провода, по которым протекает электричество в одном направлении, взаимно придвигаются друг к другу. Соответственно, такие шунты будут взаимно отталкиваться при условии, что протекающая в них «переменка» будет распределяться в разные стороны. Эти эксперименты легли в основу законов Ампера.

Испытания позволяют озвучить главные выводы:

  1. Постоянный магнит, проводник с «переменкой», электрически заряженная движущаяся частица имеют вокруг себя ЭМ область;
  2. Заряженная частица, движущаяся в этой области, поддается некоторому воздействию со стороны ЭМ фона;
  3. Электрическая «переменка» является ориентированным перемещением заряженных частиц, соответственно, электромагнитный фон воздействует на шунт с электричеством.

ЭМ фон влияет на шунт с «переменкой» неким давлением, называемым силой Ампера. Указанную характеристику можно определить формулой:

FA=IBΔlsinα, где:

  • FA – сила Ампера;
  • I – интенсивность электричества;
  • B – вектор магнитной индукции по модулю;
  • Δl – размер шунта;
  • α – угол между направлением В и курсом электричества в проводе.

При условии, что угол α – девяносто градусов, то данная сила наибольшая. Соответственно, если данный угол равен нулю, то и сила нулевая. Контур этой силы выявляется по закономерности левой руки.

Если изучить правило буравчика и правило левой руки, получите все ответы на формирование ЭМ полей и их влияние на проводники. Благодаря этим правилам, есть возможность рассчитывать индуктивности катушек и при необходимости формировать противотоки. В основе принципа построения электродвигателей лежат силы Ампера в целом и правило левой руки в частности.

Видео

  • Основные законы Динамики. Законы Ньютона — первый, второй, третий. Принцип относительности Галилея. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Силы упругости. Вес. Силы трения — покоя, скольжения, качения + трение в жидкостях и газах.
  • Кинематика. Основные понятия. Равномерное прямолинейное движение. Равноускоренное движение. Равномерное движение по окружности. Система отсчёта. Траектория, перемещение, путь, уравнение движения, скорость, ускорение, связь линейной и угловой скорости.
  • Простые механизмы. Рычаг (рычаг первого рода и рычаг второго рода). Блок (неподвижный блок и подвижный блок). Наклонная плоскость. Гидравлический пресс. Золотое правило механики
  • Законы сохранения в механике. Механическая работа, мощность, энергия, закон сохранения импульса, закон сохранения энергии, равновесие твердых тел
  • Движение по окружности. Уравнение движения по окружности. Угловая скорость. Нормальное = центростремительное ускорение. Период, частота обращения (вращения). Связь линейной и угловой скорости
  • Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Гармонические колебания. Упругие колебания. Математический маятник. Превращения энергии при гармонических колебаниях
  • Механические волны. Скорость и длина волны. Уравнение бегущей волны. Волновые явления (дифракция. интерференция…)
  • Гидромеханика и аэромеханика. Давление, гидростатическое давление. Закон Паскаля. Основное уравнение гидростатики. Сообщающиеся сосуды. Закон Архимеда. Условия плавания тел. Течение жидкости. Закон Бернулли. Формула Торричели
  • Молекулярная физика. Основные положения МКТ. Основные понятия и формулы. Свойства идеального газа. Основное уравнение МКТ. Температура. Уравнение состояния идеального газа. Уравнение Менделеева-Клайперона. Газовые законы — изотерма, изобара, изохора
  • Волновая оптика. Корпускулярно-волновая теория света. Волновые свойства света. Дисперсия света. Интерференция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света. Поляризация света
  • Термодинамика. Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты. Тепловые явления. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к различным процессам. Уравнение теплового балланса. Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели
  • Электростатика. Основные понятия. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Принцип суперпозиции. Теория близкодействия. Потенциал электрического поля. Конденсатор.
  • Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца. Закон Ома для полной цепи. Закон электролиза Фарадея. Электрические цепи — последовательное и параллельное соединение. Правила Кирхгофа.
  • Электромагнитные колебания. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный электрический ток. Конденсатор в цепи переменного тока. Катушка индуктивности («соленоид») в цепи переменного тока.
  • Электромагнитные волны. Понятие электромагнитной волны. Свойства электромагнитных волн. Волновые явления
  • Вы сейчас здесь: Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля
  • Квантовая физика. Гипотеза Планка. Явление фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Фотоны. Квантовые постулаты Бора.
  • Элементы теории относительности. Постулаты теории относительности. Относительность одновременности, расстояний, промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Зависимость массы от скорости. Основной закон релятивистский динамики…
  • Погрешности прямых и косвенных измерений. Абсолютная, относительная погрешность. Систематические и случайные погрешности. Среднее квадратическое отклонение (ошибка). Таблица определения погрешностей косвенных измерений различных функций.
  • С помощью правил левой и правой руки с легкостью можно найти и определить направления тока, магнитных линий, а также других физических величин.

    Правило буравчика и правой руки

    Правило буравчика впервые было сформулировано известным физиком Петром Буравчиком. Его удобно использовать, чтобы определить направленность напряженности. Итак, формулировка правила такова: в случае когда буравчик, двигающийся поступательно, вкручивается по направлению электрического тока, направленность рукоятки самого буравчика должна совпасть с направленностью магнитного поля. Данное правило можно применить с соленоидом: обхватываем соленоид, пальцы должны показывать туда же, куда и ток, то есть показать путь тока в витках, дальше оттопыриваем большой палец правой руки, он и указывает на нужное путь линий магнитной индукции.

    Правило правой руки употребляют по статистике гораздо чаще правила буравчика, от части из — за более понятной формулировки, оно гласит: обхватываем предмет правой рукой, при этом сжатые пальцы кулака должны показывать направление магнитных линий, а оттопыренный приблизительно на 90 градусов большой палец должен показать направление электрического тока. Если присутствует движущийся проводник: руку следует развернуть таким образом, чтобы силовые линии данного поля были перпендикулярны ладони (90 градусов) , оттопыренный большой палец должен показать на путь движения проводника, тогда 4 загнутых пальца укажут на путь индукционного тока.

    Правило левой руки

    У правила левой руки существуют две формулировки. Первая формулировка гласит: следует разместить руку, чтобы оставшиеся загнутые пальцы руки указывали на путь электрического тока в данном проводнике, линии индукции должны быть перпендикулярны ладони, а выставленный большой палец левой руки указывает на силу, оказывающую воздействие на данный проводник. Следующая формулировка гласит: четыре согнутых пальца руки, кроме большого располагаются именно по движению отрицательно заряженных или положительно заряженных электрического тока, а линии индукции при этом должны перпендикулярно (90 градусов) направляться в ладонь, в этом случае выставленный большой в данном случае должен показать на течение силы Ампера или же силы Лоренца.

    определение, основные формулы, правило левой и правой руки

    Часто бывает, что задачу не удается решить из-за того, что под рукой нет нужной формулы. Выводить формулу с  самого начала – дело не самое быстрое, а у нас на счету каждая минута.

    Ниже мы собрали вместе основные формулы по теме «Электричество и Магнетизм». Теперь, решая задачи, вы сможете пользоваться этим материалом как справочником, чтобы не терять время на поиски нужной информации.

    Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

    Магнетизм: определение

    Магнетизм – это взаимодействие движущихся электрических зарядов, происходящее посредством магнитного поля.

    Поле – особая форма материи. В рамках стандартной модели существует электрическое, магнитное, электромагнитные поля, поле ядерных сил, гравитационное поле и поле Хиггса. Возможно, есть и другие гипотетические поля, о которых мы пока что можем только догадываться или не догадываться вовсе. Сегодня нас интересует магнитное поле.

    Магнитная индукция

    Так же, как заряженные тела создают вокруг себя электрическое поле, движущиеся заряженные тела порождают магнитное поле. Магнитное поле не только создается движущимися зарядами (электрическим током), но еще и действует на них. По сути магнитное поле можно обнаружить только по действию на движущиеся заряды. А действует оно на них с силой, называемой силой Ампера, о которой речь пойдет позже.

    Изображение магнитного поля при помощи силовых линий

    Прежде чем мы начнем приводить конкретные формулы, нужно рассказать про магнитную индукцию.

    Магнитная индукция – это силовая векторная характеристика магнитного поля.

    Она обозначается буквой B и измеряется в Тесла (Тл). По аналогии с напряженностью для электрического поля Е магнитная индукция показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд.

    Кстати, вы найдете много интересных фактов на эту тему в нашей статье про теорию магнитного поля и интересные факты о магнитном поле Земли.

    Как определять направление вектора магнитной индукции? Здесь нас интересует практическая сторона вопроса. Самый частый случай в задачах – это магнитное поле, создаваемое проводником с током, который может быть либо прямым, либо в форме окружности или витка.

    Для определения направления вектора магнитной индукции существует правило правой руки. Приготовьтесь задействовать абстрактное и пространственное мышление!

    Если взять проводник в правую руку так, что большой палец будет указывать на направление тока, то загнутые вокруг проводника пальцы покажут направление силовых линий магнитного поля вокруг проводника. Вектор магнитной индукции в каждой точке будет направлен по касательной к силовым линиям.

    Сила Ампера

    Представим, что есть магнитное поле с индукцией B. Если мы поместим в него проводник длиной l, по которому течет ток силой I, то поле будет действовать на проводник с силой:

    Это и есть сила Ампера. Угол альфа – угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

    Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы в ладонь входили линии магнитной индукции, а вытянутые пальцы указывали бы направление тока, отставленный большой палец укажет направление силы Ампера.

    Сила Лоренца

    Мы выяснили, что поле действует на проводник с током. Но если это так, то изначально оно действует отдельно на каждый движущийся заряд. Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся в нем электрический заряд, называется силой Лоренца. Здесь важно отметить слово «движущийся», так на неподвижные заряды магнитное поле не действует.

    Итак, частица с зарядом q движется в магнитном поле с индукцией В со скоростью v, а альфа – это угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции. Тогда сила, которая действует на частицу:

    Как определить направление силы Лоренца? По правилу левой руки. Если вектор индукции входит в ладонь, а пальцы указывают на направление скорости, то отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца. Отметим, что так направление определяется для положительно заряженных частиц. Для отрицательных зарядов полученное направление нужно поменять на противоположное.

    Если частица массы m влетает в поле перпендикулярно линиям индукции, то она будет двигаться по окружности, а сила Лоренца будет играть роль центростремительной силы. Радиус окружности и период обращения частицы в однородном магнитном поле можно найти по формулам:

    Взаимодействие токов

    Рассмотрим два случая. Первый – ток течет по прямому проводу. Второй – по круговому витку. Как мы знаем, ток создает магнитное поле.

    В первом случае магнитная индукция провода с током I на расстоянии R от него считается по формуле:

    Мю – магнитная проницаемость вещества, мю с индексом ноль – магнитная постоянная.

    Во втором случае магнитная индукция в центре кругового витка с током равна:

    Также при решении задач может пригодиться формула для магнитного поля внутри соленоида. Соленоид – это катушка, то есть множество круговых витков с током.

    Пусть их количество – N, а длина самого соленоилда – l. Тогда поле внутри соленоида вычисляется по формуле:

    Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

    Магнитный поток и ЭДС

    Если магнитная индукция – векторная характеристика магнитного поля, то магнитный поток – скалярная величина, которая также является одной из самых важных характеристик поля. Представим, что у нас есть какая-то рамка или контур, имеющий определенную площадь. Магнитный поток показывает, какое количество силовых линий проходит через единицу площади, то есть характеризует интенсивность поля. Измеряется в Веберах (Вб) и обозначается Ф.

    S – площадь контура, альфа – угол между нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура и вектором В.

    При изменении магнитного потока через контур в контуре индуцируется ЭДС, равная скорости изменения магнитного потока через контур. Кстати, подробнее о том, что такое электродвижущая сила, вы можете почитать в еще одной нашей статье.

    По сути формула выше – это формула для закона электромагнитной индукции Фарадея. Напоминаем, что скорость изменения какой-либо величины есть не что иное, как ее производная по времени.

    Для магнитного потока и ЭДС индукции также справедливо обратное. Изменение тока в контуре приводит к изменению магнитного поля и, соответственно, к изменению магнитного потока. При этом возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока в контуре. Магнитный поток, который пронизывает контур с током, называется собственным магнитным потоком, пропорционален силе тока в контуре и вычисляется по формуле:

    L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью, который измеряется в Генри (Гн). На индуктивность влияют форма контура и свойства среды. Для катушки с длиной l и с числом витков N индуктивность рассчитывается по формуле:

    Формула для ЭДС самоиндукции:

    Энергия магнитного поля

    Электроэнергия, ядерная энергия, кинетическая энергия. Магнитная энергия – одна из форм энергии. В физических задачах чаще всего нужно рассчитывать энергию магнитного поля катушки. Магнитная энергия катушки с током I и индуктивностью L равна:

    Объемная плотность энергии поля:

    Конечно, это не все основные формулы раздела физики «электричество и магнетизм», однако они часто могут помочь при решении стандартных задач и расчетах. Если же вам попалась задача со звездочкой, и вы никак не можете подобрать к ней ключ, упростите себе жизнь и обратитесь за решением в сервис студенческой помощи.

    Шпаргалки по физике для учеников 11 класса

    Материал опубликовала

    Бывает, что изучая новый материал, ученику нужно следовать определенному правилу (или алгоритму), которое нужно запомнить. Искать в учебнике, записывать в тетрадь — тратить драгоценное время. Я составляю для учеников «шпаргалки», распечатываю для каждого. Ребята вклеивают их в тетрадь и используют на уроке. (К сожалению никак не удается отредактировать на сайте.)


    шпаргалки по электромагнитным явлениям
    DOCX / 66.08 Кб

    «Шпаргалки» для учеников по теме «Электромагнитные явления»

    Правило левой руки

    Сила Ампера

    вектор магнитной индукции входит в ладонь

    4 пальца по направлению тока

    отогнутый на 90 большой палец покажет направление силы

    Сила Лоренца

     

    вектор магнитной индукции входит в ладонь

     

    4 пальца по скорости

    отогнутый на 90 большой палец покажет направление силы для положительной частицы (для отрицательной – противоположно)

    Определение индукционного тока по правилу Ленца

    Определите направление линий индукции внешнего магнитного поля (В).

    Определите увеличивается или уменьшается магнитный поток, проходящий через замкнутый контур.

    Определите направление индукции внутреннего поля :

    Если

    Если

    По правилу правой руки определите направление тока в контуре.

    Магнитное поле в веществе

    Магнитная проницаемость среды

    Направление внешнего и внутреннего магнитного поля

    Группа магнетиков

    Примеры

    (золото )

    ВВ0

    диамагнетик

    Газы (водород, гелий, азот)

    Плазма

    Металлы (золото, серебро)

    Стекло, вода, резина, алмаз

    (платина )

    ВВ0

    парамагнетик

    Кислород, алюминий, платина, уран, щелочные и щелочноземельные металлы

    (железо )

    ВВ0

    ферромагнетик

    Железо, кобальт, никель, их сплавы, редкоземельные металлы

    Опубликовано в группе «Учителя физики»


    Правил для правой руки

    Правил для правой руки
    F магнитный — Сила магнитного поля на движущийся заряд
    Когда заряд помещается в магнитное поле, этот заряд испытывает магнитная сила; при наличии двух условий:
    1) заряд движется относительно магнитного поля,
    2) скорость заряда имеет составляющую, перпендикулярную направление магнитного поля


    Правила правой руки применяются к положительным зарядам или положительный (условный) ток
    При использовании Правил правой руки важно помнить что правила предполагают, что заряды движутся обычным током (гипотетическая поток положительных зарядов).Чтобы применить Правило правой руки движущемуся отрицательному заряду, скорость (v) этого заряда должна быть обратной — чтобы представляют собой аналогичный условный ток.


    Создание иллюстраций магнитного поля и заряда взаимодействия в 3D
    Потому что сила, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поле перпендикулярно как скорости заряда, так и направлению поля, чтобы проиллюстрировать эти взаимодействия, необходимо использовать два символа слева для обозначения движения в или из плоскости страницы.


    Правило правой руки # 1 (RHR # 1)

    Правило правой руки №1 определяет направления магнитной силы, обычного тока и магнитного поля. При любых двух тезисах можно найти третий.

    Правой рукой:
    укажите указательным пальцем в направлении скорости заряда, в , (вспомним обычный ток).

    Укажите средним пальцем в направлении магнитного поля B.

    Ваш большой палец теперь указывает в направлении магнитной силы, F Magnetic .


    Правило правой руки # 2 (RHR # 2)

    Правило правой руки №2 определяет направление магнитного поле вокруг токоведущего провода и наоборот

    Правой рукой:
    Согните пальцы в полукруг вокруг проволоки, они указывают внутрь направление магнитного поля, B

    Укажите большим пальцем в направлении обычного тока.



    Применение правил правой руки:

    Правила правой руки указывают только направление магнитного поля. Чтобы определить силу магнитного поля, некоторые полезные математические уравнения могут быть применены.



    Для длинного прямого провода магнитное поле B равно: B = m o I / 2пр; куда,
    м o = 4p x 10 -7 Т · м / А и ос, называемые проницаемость свободного пространства, r — радиальное расстояние от провода в метрах, а I — ток в амперах.


    Для одиночного витка провода магнитное поле, В через центр петли проходит: B = m o I / 2R; куда,
    м o — проницаемость свободного пространства, а R — радиус круговой петля из проволоки, измеренная в метрах. Оба поля для мотка проволоки и соленоид может быть построен из этого уравнения.

    Вопросы для рассмотрения:

    1. Протон движется со скоростью 5,0 x 10 6 м. / с, когда он встречает магнитное поле величиной 0,40 Тл, перпендикулярное к скорости протона. Сделайте набросок этой ситуации и обозначьте направления скорости протона, магнитного поля и магнитного сила.


    2. Здесь длинный, по прямому проводу проходит ток I, равный 3.0 A. Частица, q с зарядом +6,5 х 10 -6 C движется параллельно проводу в указанном направлении на расстоянии r = 0,050 м и скорость v = 280 м / с. Определите величину и направление магнитного поля, испытываемого зарядом.

    Ссылки:

    Катнелл Дж. И Джонсон К. (1998), Physics , Vol. 2, Wiley: NY, стр. 631, 33, 46 и 49.

    Эта страница предоставлена ​​Камило Тафуром и Дэном Макисаком


    [Вернуться к указателю экспериментов]

    Лекция 19

    км
    По проводу идет электрический ток на север. В каком направлении указывает B прямо над проводом?
    А. Норт
    Б. Южный
    К. Восток
    Д. Вест
    E. Вверх
    F. Ответ вниз

    Рыцарь2 33.stt.4
    Ток в этой петле течет _____, если смотреть сверху, и северный магнитный полюс его поле находится на _____ стороне цикла.
    A. по часовой стрелке … верх
    Б. по часовой стрелке … снизу
    C. против часовой стрелки … верх
    D. против часовой стрелки … снизу
    Ответ

    POP5 22,35
    Какое будет магнитное поле в точке P на рисунке, если радиус кривой равен 0,60 м и ток 3,00 А?
    А.5,75 µ T
    Б. 572 нТл
    C. 262 нТл
    D. 108 нТл
    Ответ

    gc6 20,26
    Кабель-перемычка, используемый для запуска заглохшего автомобиля, пропускает ток 65 А. Насколько сильна магнитная поле на расстоянии 6.0 см от него?
    А. 2.17 × 10 −4 T
    Б. 6,90 × 10 −5 T
    С. 3,45 × 10 −5 T
    D. 1,38 × 10 −6 T
    Ответ

    Walker5e рис 22-32
    Два токоведущих провода пересекаются под прямым углом, как показано на рисунке.В каких точках магнитный поле быть сильнейшим?
    A. Пункт 3
    B. Пункты 1 и 2
    С. Пункты 1 и 3
    D. Пункты 2 и 4
    Ответ

    Walker5e CnEx 22-12
    Показанное ниже магнитное поле возникает из-за горизонтального токоведущего провода. Какой путь делает ток в проводе течет?

    A. слева
    Б. вправо
    C. в любом направлении создается одинаковое магнитное поле.
    Ответ

    С.Восток
    Используя правило правой руки, направьте большой палец на север, в том же направлении, что и течение. Завитые пальцы вашей правой руки будут указывать на восток прямо над проводом.

    B. по часовой стрелке … снизу

    Второе правило правой руки гласит, что если пальцы вашего правая рука согните в направлении тока, большой палец указывает в направлении магнитного поле в центре токовой петли. Если вы направите большой палец правой руки вниз с изображением поле, пальцы сгибаются по часовой стрелке .Поскольку силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса в юг, мы заключаем, что северный полюс находится на дне петли.

    В. 262 нТл

    A. 2,17 × 10 −4 T

    Это эквивалентно 217 µ Тл, что примерно в четыре раза сильнее магнитного поля Земли.

    D. Пункты 2 и 4
    Используя правило правой руки, вы можете найти, что магнитные поля, обусловленные токами, равны каждый из страниц с правой стороны вертикальной проволоки и над горизонтальной проволокой.Это означает, что два поля имеют тенденцию добавлять в точках 2 (каждый вне страницы) и 4 (каждый в страницу) и имеют тенденцию отменять в точках 1 и 3.


    А. слева
    Используя правило правой руки, ваши пальцы указывают на страницу над проводом и из страницы под проводом, когда большой палец указывает влево. Это направление электрического тока в проводе.

    Узнайте о правиле правой руки | Chegg.com

    ∮CB → ⋅dl → = μ0Ienc \ oint \ limits_ {C} {\ overrightarrow {B} \ cdot \ overrightarrow {dl}} = {{\ mu} _ {0}} {{I } _ {\ text {enc}}} C∮ B⋅dl = μ0 Ienc

    Здесь ienci_ {enc} ienc — это ток, заключенный в замкнутый контур C (имеющий бесконечно малый элемент строки dl⃗ \ vec {dl } dl), μ0 \ mu_0μ0 — проницаемость свободного пространства, а B⃗ \ vec BB — магнитное поле. Из-за цилиндрической симметрии, когда постоянный ток течет по прямому проводу, силовые линии магнитного поля изгибаются вокруг провода на поверхностях воображаемых цилиндров. Если использовать правило для правой руки, если большой палец представляет ток, текущий через проводник, пальцы сгибаются в направлении магнитного поля.

    Рисунок: магнитное поле, создаваемое током, протекающим через провод Когда через соленоид протекает ток, вдоль его оси создается магнитное поле из-за тока, протекающего через кольцевые петли.При использовании правила для правой руки, если пальцы сгибаются в направлении тока, большой палец указывает в направлении магнитного поля.

    Рисунок: магнитное поле, создаваемое током, протекающим через соленоид

    • Правило правой руки Флеминга показывает направление индуцированного тока, когда проводник движется через магнитное поле. Если большой палец представляет движение проводника, а указательный палец представляет магнитное поле, то средний палец указывает на индуцированный ток.

    • Магнитная сила: Если заряд q движется со скоростью v⃗ \ vec vv в магнитном поле B⃗ \ vec BB, тогда магнитная сила, действующая на заряд, определяется выражением:

    F⃗ = q (v⃗ × B⃗) \ vec F = q (\ vec v \ times \ vec B) F = q (v × B)

    Поскольку это перекрестное произведение, результирующая сила может быть представлена ​​с помощью правой -ручное правило, как объяснялось ранее.

    • Вращающееся тело: Используя правило правой ручки, учитывая ориентацию вращения, направление крутящего момента и углового момента можно определить по большому пальцу.

    Правило правой руки (физика): направление магнитных сил

    Обновлено 28 декабря 2020 г.

    Автор: Эми Дусто

    Определение направления действия магнитных сил может быть сложной задачей. Понимание правила правой руки облегчает это.

    Магнитные силы

    Закон силы Лоренца связывает магнитное поле с силой, ощущаемой движущимся электрическим зарядом или током, который встречает его. Этот закон можно выразить как векторное произведение:

    F = qv \ times B

    для заряда q (в кулонах, C), движущегося со скоростью v (в метрах в секунду, м / с) в магнитном поле B (измеряется в теслах, Тл).Единица силы в системе СИ — ньютон (Н).

    Для набора движущихся зарядов, тока, это можно выразить как F = I × B, где ток I измеряется в амперах (A).

    Направление силы, действующей на заряд или ток в магнитном поле, определяется правилом правой руки. Кроме того, поскольку сила является вектором, если члены в законе не расположены под прямым углом друг к другу, ее величина и направление являются компонентами данных векторов.В этом случае необходима тригонометрия.

    Векторные перекрестные произведения и правило правой руки

    Общая формула для векторного векторного произведения:

    a \ times b = | a | | б | \ sin {\ theta} n

    • | a | — величина (длина) вектора a
    • | b | — величина (длина) вектора b
    • θ — угол между a и b
    • n — единичный вектор под прямым углом к ​​обоим a и b

    Если вектор a и вектор b находятся в плоскости, результирующее направление перекрестного произведения (вектор c ) может быть перпендикулярным пополам. способами: указывая вверх или вниз от этой плоскости (указывая внутрь или из нее).В декартовой системе координат это еще один способ описания z-направления, когда векторы a и b находятся в плоскости x-y.

    В случае закона силы Лоренца вектор a — это либо скорость заряда v , либо ток I , вектор b — магнитное поле B А вектор c — это сила F.

    Итак, как физик может определить, направлен ли результирующий вектор силы вверх или вниз, в плоскость или из плоскости, или в положительную или отрицательную координату z? -направление, в зависимости от словарного запаса, который она хочет использовать? Легко: она использует правило правой руки:

    1. Укажите указательным пальцем правой руки вдоль вектора a , направления тока или скорости заряда.
    2. Укажите средним пальцем правой руки вдоль вектора b в направлении магнитного поля.
    3. Посмотрите, куда указывает большой палец. Это направление вектора c , векторное произведение и результирующая сила.

    Обратите внимание, что это работает только для положительного заряда. Если заряд или ток равны отрицательному значению , сила на самом деле будет в направлении , противоположном направлению , в котором указывает большой палец.Однако величина перекрестного произведения не меняется. (В качестве альтернативы, использование левой руки с отрицательным зарядом или током приведет к тому, что большой палец будет указывать в правильном направлении магнитной силы.)

    Примеры

    Обычный ток 20 А течет по прямому проводу при 15 -градус через магнитное поле 30 Тл. Какую силу испытывает?

    F = I \ times B \ sin {\ theta} = 20 \ times 30 \ sin {15} = 155.29 \ text {N}

    И направление — наружу (положительное направление z).

    Обратите внимание, что направление магнитной силы остается перпендикулярным плоскости, содержащей как ток, так и магнитное поле; угол между этими двумя, отличающийся от 90 градусов, изменяет только величину силы.

    Это также объясняет, почему синусоидальный член может быть опущен, когда векторное векторное произведение для перпендикулярных векторов (поскольку sin (90) = 1), а также почему заряд или ток, движущийся на параллельно магнитному полю , испытывает нет силы (так как sin (0) = 0)!

    Физика: правило правой руки — HandWiki

    Нахождение направления перекрестного произведения по правилу правой руки

    В математике и физике правило правой руки является общей мнемоникой для понимания ориентации осей в трехмерном пространстве.

    Большинство различных правил левой и правой руки возникают из того факта, что три оси трехмерного пространства имеют две возможные ориентации. В этом можно убедиться, сложив руки вместе ладонями вверх, пальцы согнуты, а большой палец вытянут. Если изгиб пальцев представляет собой движение от первой оси x ко второй или y оси, то третья ось или ось z может указывать вдоль любого большого пальца. Правила левой и правой руки возникают при работе с осями координат.Мы можем использовать это, чтобы найти направление магнитного поля, вращения, спиралей, электромагнитных полей, зеркальных изображений и энантиомеров в математике и химии.

    Ориентация кривой и векторы нормали

    В векторном исчислении часто необходимо связать нормаль к поверхности с ограничивающей ее кривой. Для положительно ориентированной кривой C , ограничивающей поверхность S , нормаль к поверхности определяется так, что большой палец правой руки указывает в направлении , а пальцы сгибаются вдоль ориентации ограничивающей поверхности. кривая C .

    Правило для ориентации кривой.

    Координаты

    Левосторонние координаты слева,
    правосторонние координаты справа.
    Для правосторонних координат используйте правую руку.
    Для левосторонних координат используйте левую руку.
    Ось или вектор Два пальца и большой палец Согнутые пальцы
    X, 1 или A Первый или индекс Пальцы вытянуты
    Y, 2 или B Второй палец или ладонь Пальцы загнуты на 90 °
    Z, 3 или C Большой палец Большой палец

    Координаты обычно правые.

    Для правша координирует точки большого пальца правой руки по оси Z в положительном направлении, а сгибание пальцев представляет собой движение от первой оси или оси X ко второй оси или оси Y. Если смотреть сверху или по оси Z, система равна против часовой стрелки .

    Для левша координирует точки большого пальца левой руки вдоль оси Z в положительном направлении, а согнутые пальцы левой руки представляют движение от первой оси или оси X ко второй оси или оси Y.Если смотреть сверху или по оси Z, система равна по часовой стрелке .

    Перестановка меток любых двух осей меняет направление вращения на противоположное. Изменение направления одной оси (или всех трех осей) также меняет направление вращения на противоположное. (Если оси не имеют положительного или отрицательного направления, вращение не имеет значения.) Реверсирование двух осей равносильно повороту на 180 ° вокруг оставшейся оси. [1]

    Оборотов

    Вращающийся корпус

    Условное направление оси вращающегося тела

    В математике вращающееся тело обычно представлено псевдовектором вдоль оси вращения.Длина вектора дает скорость вращения, а направление оси дает направление вращения в соответствии с правилом правой руки: пальцы правой руки согнуты в направлении вращения, а большой палец правой руки указывает в положительном направлении оси. Это позволяет легко производить вычисления с использованием векторного векторного произведения. Никакая часть тела не движется в направлении стрелки оси. По совпадению, если большой палец указывает на север, Земля вращается в прямом направлении согласно правилу правой руки.Это приводит к тому, что Солнце, Луна и звезды кажутся вращающимися на запад в соответствии с правилом левой руки.

    Спирали и винты

    Левая и правая винты

    Спираль — это изогнутая линия, образованная точкой, вращающейся вокруг центра, в то время как центр перемещается вверх или вниз по оси Z. Спирали представляют собой либо правую, либо левую, загнутые пальцы определяют направление вращения, а большой палец задает направление движения по оси Z.

    Резьба винта представляет собой спираль, поэтому винты могут быть правыми или левыми.Правило таково: если винт правый (большинство винтов), направьте большой палец правой руки в том направлении, в котором вы хотите, чтобы винт вращался, и поверните винт в направлении ваших согнутых пальцев правой руки.

    Электромагнетизм

    • Когда электричество (обычный ток) течет по длинному прямому проводу , оно создает круговое или цилиндрическое магнитное поле вокруг провода в соответствии с правилом правой руки. Обычный ток, противоположный действительному потоку электронов, представляет собой поток положительных зарядов вдоль положительной оси Z.Условное направление магнитной линии задается стрелкой компаса.
    • Электромагнит: магнитное поле вокруг провода довольно слабое. Если провод скручен в спираль, все силовые линии внутри спирали направлены в одном направлении, и каждая последующая катушка усиливает другие. Продвижение спирали, некруглая часть тока и силовые линии — все указывают в положительном направлении Z. Поскольку магнитного монополя нет, силовые линии выходят из конца + Z, замыкаются за пределами спирали и снова входят в конец -Z.Конец + Z, где выходят линии, определяется как северный полюс. Если пальцы правой руки согнуты в направлении круговой составляющей тока, большой палец правой руки указывает на северный полюс.
    • Сила Лоренца: Если положительный электрический заряд движется поперек магнитного поля, он испытывает силу, соответствующую силе Лоренца, с направлением, заданным правилом правой руки. Если сгибание правых пальцев представляет собой вращение от направления движения заряда к направлению магнитного поля, то сила действует в направлении большого пальца правой руки.Поскольку заряд движется, сила заставляет траекторию частицы искривляться. Сила изгиба вычисляется с помощью векторного векторного произведения. Это означает, что изгибающая сила увеличивается с увеличением скорости частицы и напряженности магнитного поля. Сила максимальна, когда направление частицы и магнитные поля расположены под прямым углом, меньше при любом другом угле и равна нулю, когда частица движется параллельно полю.

    Правосторонняя линейка Ампера

    Прогнозирование направления поля ( B ), учитывая, что ток I течет в направлении большого пальца Определение направления магнитного поля ( B ) для электрической катушки

    Правило для захвата правой руки Ампера [2] (также называемое правилом для правого винта , правилом для кружки или правилом штопора ) используется либо когда вектор (например, вектор Эйлера) должен быть определен для представления вращения тела, магнитного поля или жидкости, или наоборот, когда необходимо определить вектор вращения, чтобы понять, как происходит вращение.Он показывает связь между током и линиями магнитного поля в магнитном поле, созданном током.

    Андре-Мари Ампер, французский физик и математик, в честь которого было названо правило, был вдохновлен Гансом Кристианом Орстедом, другим физиком, который экспериментировал с магнитными иглами. Эрстед заметил, что иглы закручиваются, когда они находятся рядом с проводом, по которому проходит электрический ток, и пришел к выводу, что электричество может создавать магнитные поля.

    Приложение

    Это правило используется в двух различных приложениях закона оборота Ампера:

    1. Электрический ток проходит по прямому проводу.Когда большой палец направлен в направлении обычного тока (от положительного к отрицательному), изогнутые пальцы будут указывать в направлении линий магнитного потока вокруг проводника. Направление магнитного поля (против часовой стрелки, а не по часовой стрелке, если смотреть на кончик большого пальца) является результатом этого соглашения, а не лежащим в основе физическим явлением.
    2. Электрический ток проходит через соленоид, создавая магнитное поле. Когда правая рука обхватывает соленоид пальцами в направлении обычного тока, большой палец указывает в направлении северного магнитного полюса.

    Перекрестные продукты

    Иллюстрация правила правой руки на банкноте в 200 швейцарских франков.

    Перекрестное произведение двух векторов часто используется в физике и технике. Например, в статике и динамике крутящий момент — это перекрестное произведение длины рычага и силы, а угловой момент — это произведение линейного количества движения и расстояния. В электричестве и магнетизме сила, действующая на движущуюся заряженную частицу при движении в магнитном поле B, определяется выражением:

    [math] \ displaystyle {\ mathbf {F} = q \ mathbf {v} \ times \ mathbf {B}} [/ math]

    Направление перекрестного произведения можно определить, приложив правую руку Правило следующим образом:

    1. Указательный палец указывает в направлении вектора скорости v.
    2. Средний палец указывает в направлении вектора магнитного поля B.
    3. Большой палец указывает в направлении перекрестного произведения F.

    Например, для положительно заряженной частицы, движущейся на север, в области, где магнитное поле направлено на запад, результирующая сила указывает вверх. [1]

    Приложения

    Правило правой руки широко используется в физике. Список физических величин, направления которых связаны правилом правой руки, приведен ниже.(Некоторые из них только косвенно связаны с перекрестными произведениями и используют вторую форму.)

    См. Также

    Список литературы

    Внешние ссылки

    Какое правило правой руки для моментов? — Mvorganizing.org

    Какое правило правой руки для моментов?

    Это направление можно определить с помощью правила правой руки, которое гласит, что пальцы вашей руки изгибаются в направлении вращения или прилагаемой силы, а большой палец указывает в направлении углового момента, крутящего момента и угловой скорости.

    Что такое правило левой руки в физике?

    : правило в электричестве: если большой палец и первые два пальца левой руки расположены под прямым углом друг к другу на проводнике, а рука ориентирована так, чтобы первый палец указывал в направлении магнитного поля и среднего пальца в направлении электрического тока большой палец укажет на…

    Что такое правило 10-го большого пальца для правой руки?

    Если представить проводник с током в правой руке так, что большой палец указывает направление тока, то скрученные пальцы руки указывают направление магнитного поля.Если ток течет вверх, то направление будет против часовой стрелки.

    Кто сформулировал правило 10 для большого пальца правой руки?

    Эрстед

    Что такое правило правой руки Максвелла?

    Правило большого пальца правой руки Максвелла гласит: «Когда проводник держится в правой руке, направление большого пальца указывает направление тока, а изогнутый палец указывает направление магнитного пальца. ‘

    В чем разница между линейкой для правой руки и линейкой для большого пальца правой руки?

    Эти разные правила — просто разные способы присвоения количеств пальцам.Например, правило правой руки Флеминга гласит, что когда проводник движется (v) по большому пальцу правой руки, а поле B проходит вдоль указательного пальца, тогда ток (из-за F) проходит по среднему пальцу.

    Как еще называется правило для большого пальца правой руки?

    Застежка Правило

    Где используется правило правой руки Флеминга?

    Правило правой руки

    Флеминга (для генераторов) показывает направление индуцированного тока, когда проводник, присоединенный к цепи, движется в магнитном поле.Его можно использовать для определения направления тока в обмотках генератора.

    Как индуцируется ток?

    А ток может индуцироваться в проводящей петле, если на нее воздействовать изменяющимся магнитным полем. Другими словами, если приложенное магнитное поле увеличивается, ток в проводе будет течь таким образом, что магнитное поле, которое он создает вокруг провода, уменьшит приложенное магнитное поле.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *