Правила левой и правой руки физика: Правило левой и правой руки для магнитного поля

Содержание

Правило левой и правой руки для магнитного поля

В физике часто используют правила:

  • правой руки;
  • левой руки;
  • правого и левого винтов (правило буравчика).

Это, так называемые, мнемонические правила. Мнемоническими называют специальные приемы и способы, которые упрощают процесс запоминания необходимой информации, позволяя образовывать ассоциации, проводя параллели между абстрактными объектами (фактами) и объектами, имеющими визуальные, аудиальные или кинетические представления.

Одним из первых в физике мнемоническое правило предложил П. Буравчик. Его правило дает возможность найти направление вектора, получающегося в результате векторного произведения.

Использование правила правой руки в электродинамике

Если в магнитном поле подвесить на тонком и гибком проводе рамку с током, то она будет поворачиваться и расположится определенным образом. Аналогично поведение магнитной стрелки. Это свидетельствует о векторном характере физической величины, характеризующей магнитное поле.

При этом направление этого вектора будет связано с ориентацией рамки и стрелки. Физической векторной величиной, которая характеризует магнитное поле, стал вектор магнитной индукции ($\vec{B}$).

Это один из главных параметров, описывающих состояние магнитного поля, поэтому необходимо уметь находить его величину и, конечно, направление.

Для определения направления вектора магнитной индукции используют:

  • правило правого винта или
  • правило правой руки.

Направлением вектора магнитной индукции, в месте локализации рамки с током, считают направление положительного перпендикуляра ($\vec{n}$) к этой рамке. Положительная нормаль ($\vec{n}$) будет иметь направление такое же, как направление поступательного перемещения правого винта, если его головку вращать по току в рамке (рис.1 (a)).

Рисунок 1. Определение направления вектора магнитной индукции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Так, обладая пробной рамкой с током, помещая ее в исследуемое поле, давая ей свободно вращаться в нем, можно определить, как направлен вектор магнитной индукции в каждой точке поля. Необходимо только дать рамке прийти в положение равновесия, затем использовать правило правого винта.

Теперь обратимся к правилу правой руки. Сожмем правую руку в неплотный кулак (рис.2). Отогнем большой палец на 90°. Руку разместим так, чтобы большой палец указывал направление течения тока, тогда согнутые остальные четыре пальца укажут направление линий магнитной индукции поля, которое создает ток. А мы помним, что касательная в каждой точке поля к силовой линии (линии магнитной индукции) указывает направление $\vec{B}$.

Рисунок 2. Правило правой руки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рассмотрим соленоид. Обхватим правой ладонью его так, чтобы четыре пальца совпали с направлением тока в нем, тогда отогнутый на девяносто градусов палец укажет, как направлено магнитное поле, создаваемое у него внутри.

Нам известно, что если в магнитном поле перемещать проводник, то в этом проводнике будет возникать ток индукции. Правило правой руки можно использовать для определения направления течения тока индукции в таких проводниках. При этом:

  • линии индукции магнитного поля должны входить в открытую ладонь правой руки,
  • палец этой руки отогнуть на девяносто градусов, и направить по скорости перемещения проводника,
  • вытянутые четыре пальца будут указывать, как направлен ток индукции.

Правилом правой руки можно воспользоваться при определении направления ЭДС индукции в контуре:

Согнутыми четырьмя пальцами правой руки охватить контур, в котором индуцируется ЭДС при изменении магнитного потока, отогнуть на девяносто градусов большой палец этой руки и направить его по направлению магнитного потока при его увеличении (или против направления магнитного потока при его уменьшении), тогда согнутые пальцы укажут на направление противоположное ЭДС.

Правило левой руки для определения направления силы Ампера

Любой проводник с током в магнитном поле подвергается действию магнитной силы. Данная сила называется силой Ампера. На элементарный проводник ($dl$) с током ($I$), помещенный в магнитное поле с индукцией $\vec{B}$ действует сила Ампера, равная:

$d\vec{F}_{A}=I\left( d\vec{l}\times \vec{B} \right)\left( 1 \right)$.

В правой части выражения (1) мы видим векторное произведение ($ d\vec{l}\times \vec{B} $), из этого следует, что сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости в которой лежат векторы $\vec{dl}$ и $\vec{B}$. При этом конкретное направление силы Ампера можно найти, используя правило левой руки:

Раскрытую ладонь левой руки располагают так, чтобы:

  • четыре пальца ладони указывали направление течения тока;
  • линии магнитной индукции входили в ладонь,

тогда, отогнутый под прямым углом большой палец данной руки, укажет направление силы Ампера (рис.3).

Рисунок 3. Правило левой руки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Правило левой руки часто применяют, когда необходимо выяснить в какую сторону отклоняется проводник, находящийся в магнитном поле.

Использование правила левой руки для нахождения направления силы Лоренца.

Правило левой руки применимо к силе Лоренца. Так как электрический ток создают перемещающиеся заряженные частицы, следовательно, на движущийся в магнитном поле заряд будет действовать сила.

Определение 1

Силой Лоренца, называют силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, равную:

$\vec{F}_{L}=q\left( \vec{v}\times \vec{B} \right)\left( 2 \right)$.

где q – заряд частицы; $\vec{v}$ – скорость движения частицы относительно магнитного поля; $\vec{B}$ — магнитная индукция поля, в котором частица перемещается.

В определении (2) мы видим векторное произведение $\vec{v}$ и $\vec{B}$ , это означает, что сила Лоренца будет направлена перпендикулярно плоскости в которой находятся соответствующие векторы.

Для определения направления $\vec{F_L}$ воспользуемся правилом левой руки, при этом расположим открытую ладонь левой руки так, что:

  • четыре пальца этой руки укажут направление скорости движения частицы;
  • вектор магнитной индукции будет входить в ладонь,

тогда отогнутый на девяносто градусов большой палец этой руки укажет нам направление силы Лоренца, движущейся в магнитном поле, если эта частица несет положительный заряд.

Если частица является отрицательной, то большой палец укажет направление противоположное силе, действующей на частицу со стороны магнитного поля.

Правило правой и левой руки в физике: применение в повседневной жизни

Вступив во взрослую жизнь, мало кто вспоминает школьный курс физики. Однако иногда необходимо покопаться в памяти, ведь некоторые знания, полученные в юности, могут существенно облегчить запоминание сложных законов. Одним из таких является правило правой и левой руки в физике. Применение его в жизни позволяет понять сложные понятия (к примеру, определить направление аксиального вектора при известном базисном). Сегодня попробуем объяснить эти понятия, и как они действуют языком, доступным простому обывателю, закончившему учёбу давно и забывшему ненужную (как ему казалось) информацию.

Формулировка правила буравчика

Пётр Буравчик – это первый физик, сформулировавший правило левой руки для различных частиц и полей.

Оно применимо как в электротехнике (помогает определить направление магнитных полей), так и в иных областях. Оно поможет, к примеру, определить угловую скорость.

Правило буравчика (правило правой руки) – это название не связано с фамилией физика, сформулировавшего его. Больше название опирается на инструмент, имеющий определённое направление шнека. Обычно у буравчика (винта, штопора) т.н. резьба правая, входит в грунт бур по часовой стрелке. Рассмотрим применение этого утверждения для определения магнитного поля.

Нужно сжать правую руку в кулак, подняв вверх большой палец. Теперь немного разжимаем остальные четыре. Именно они указывают нам направление магнитного поля. Если же говорить кратко, правило буравчика имеет следующий смысл – вкручивая буравчик вдоль направления тока, увидим, что рукоять вращается по направлению линии вектора магнитной индукции.

Правило правой и левой руки: применение на практике

Рассматривая применение этого закона, начнём с правила правой руки.

Если известно направление вектора магнитного поля, при помощи буравчика можно обойтись без знания закона электромагнитной индукции. Представим, что винт передвигается вдоль магнитного поля. Тогда направление течения тока будет «по резьбе», то есть вправо.

Применение правила правой руки для соленоида

Обратим внимание на постоянный управляемый магнит, аналогом которого является соленоид. По своей сути он является катушкой с двумя контактами. Известно, что ток движется от «+» к «-». Опираясь на эту информацию, берём в правую руку соленоид в таком положении, чтобы 4 пальца указывали направление течения тока. Тогда вытянутый большой палец укажет вектор магнитного поля.

Правило левой руки: что можно определить, воспользовавшись им

Не стоит путать правила левой руки и буравчика – они предназначены для совершенно разных целей. При помощи левой руки можно определить две силы, вернее, их направление. Это:

  • сила Лоренца,
  • сила Ампера.

Попробуем разобраться, как это работает.

Правило левой руки для силы Ампера: в чём оно заключается

Расположим левую руку вдоль проводника так, чтобы пальцы были направлены в сторону протекания тока. Большой палец будет указывать в сторону вектора силы Ампера, а в направлении руки, между большим и указательным пальцем будет направлен вектор магнитного поля. Это и будет правило левой руки для силы ампера, формула которой выглядит так:

Правило левой руки для силы Лоренца: отличия от предыдущего

Располагаем три пальца левой руки (большой, указательный и средний) так, чтобы они находились под прямым углом друг к другу. Большой палец, направленный в этом случае в сторону, укажет направление силы Лоренца, указательный (направлен вниз) – направление магнитного поля (от северного полюса к южному), а средний, расположенный перпендикулярно в сторону от большого, – направление тока в проводнике.

Формулу расчёта силы Лоренца можно увидеть на рисунке ниже.

Заключение

Разобравшись один раз с правилами правой и левой руки, уважаемый читатель поймёт, насколько легко ими пользоваться. Ведь они заменяют знание многих законов физики, в частности, электротехники. Главное здесь – не забыть направление течения тока.

Надеемся, что сегодняшняя статья была полезна нашим уважаемым читателям. При возникновении вопросов их можно оставить в обсуждениях ниже. Редакция Seti.guru с удовольствием на них ответит в максимально сжатые сроки. Пишите, общайтесь, спрашивайте. А мы, в свою очередь, предлагаем вам посмотреть короткое видео, которое поможет более полно понять тему нашего сегодняшнего разговора.

Загрузка…

Правило левой руки




Проводник с током в магнитном поле. Магнитная индукция.


Если проводник, по которому проходит электрический ток, внести в магнитное поле, то в результате взаимодействия магнитного поля и проводника с током проводник будет перемещаться в ту или иную сторону.
Направление перемещения проводника зависит от направления тока в нем и от направления магнитных линий поля.

Допустим, что в магнитном поле магнита NS находится проводник, расположенный перпендикулярно плоскости рисунка; по проводнику протекает ток в направлении от нас за плоскость рисунка.

Ток, идущий от плоскости рисунка к наблюдателю, обозначается условно точкой, а ток, направляющийся за плоскость рисунка от наблюдателя,— крестом.


Движение проводника с током в магнитном поле
1 — магнитное поле полюсов и тока проводника,
2 — результирующее магнитное поле.

Всегда всё уходящее на изображениях обозначается крестом,
а направленное на смотрящего — точкой.

Под действием тока вокруг проводника образуется свое магнитное поле рис.1.
Применяя правило буравчика, легко убедиться, что в рассматриваемом нами случае направление магнитных линий этого поля совпадает с направлением движения часовой стрелки.

При взаимодействии магнитного поля магнита и поля, созданного током, образуется результирующее магнитное поле, изображенное на рис.2.
Густота магнитных линий результирующего поля с обеих сторон проводника различна. Справа от проводника магнитные поля, имея одинаковое направление, складываются, а слева, будучи направленными встречно, частично взаимно уничтожаются.

Следовательно, на проводник будет действовать сила, большая справа и меньшая слева. Под действием большей силы проводник будет перемещаться по направлению силы F.

Перемена направления тока в проводнике изменит направление магнитных линий вокруг него, вследствие чего изменится и направление перемещения проводника.

Для определения направления движения проводника в магнитном поле можно пользоваться правилом левой руки, которое формулируется следующим образом:

Если расположить левую руку так, чтобы магнитные линии пронизывали ладонь, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление движения проводника.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, зависит как от тока в проводнике, так и от интенсивности магнитного поля.

Основной величиной, характеризующей интенсивность магнитного поля, является магнитная индукция В. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл=Вс/м2).

О магнитной индукции можно судить по силе действия магнитного поля на проводник с током, помещенный в это поле. Если на проводник длиной 1 м и с током 1 А, расположенный перпендикулярно магнитным линиям в равномерном магнитном поле, действует сила в 1 Н (ньютон), то магнитная индукция такого поля равна 1 Тл (тесла).

Магнитная индукция является векторной величиной, ее направление совпадает с направлением магнитных линий, причем в каждой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к магнитной линии.

Сила F, действующая на проводник с током в магнитном поле, пропорциональна магнитной индукции В, току в проводнике I и длине проводника l, т. е.
F=BIl.

Эта формула верна лишь в том случае, когда проводник с током расположен перпендикулярно магнитным линиям равномерного магнитного поля.
Если проводник с током находится в магнитном поле под каким-либо углом а по отношению к магнитным линиям, то сила равна:
F=BIl sin a.
Если проводник расположить вдоль магнитных линий, то сила F станет равной нулю, так как а=0.
(Подробно и доходчиво в видеокурсе «В мир электричества — как в первый раз!»)


Задание 13 ЕГЭ по физике

Электрическое поле, магнитное поле. Принцип суперпозиции электрических полей, магнитное поле проводника с током, сила Ампера, сила Лоренца, правило Ленца

В. З. Шапиро

В задании 13 проверяются знания по теме «Электродинамика». Это задание относится к базовому уровню проверки знаний. Задачи носят качественный характер, в которых ответ необходимо записать словом (словами).

1. На рисунке показаны сечения двух параллельных длинных прямых проводников и направления токов в них.

Сила тока I1 в первом проводнике больше силы тока I2 во втором. Куда направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля этих проводников в точке А, расположенной точно посередине между проводниками? Ответ запишите словом (словами).

Ответ: ______________ _____________.

Необходимая теория: Магнитное поле. Линии

Согласно правилу буравчика, определим направление силовых линий магнитного поля, которое создано каждым током.

Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовой линии магнитного поля в данной точке (см. рис.)

Сложение двух векторов   и даст результирующий вектор, который направлен вертикально вверх, так как магнитное поле тока I1 сильнее магнитного поля тока  I2. Соответственно,  вектор   больше по модулю вектора  

Ответ: вверх.

Секрет решения. В подобных задачах, если нет специальных оговорок, рисунок в условии задается в вертикальной плоскости. Можно представить, что он расположен также, как монитор компьютера (строго вертикально). Ответ необходимо давать именно относительно вертикальной плоскости.

Направление магнитных линий вокруг проводника с током лучше определять по правилу буравчика. Безусловно, можно воспользоваться и правилом правой руки, но только в том случае, если существует четкое разграничение в применении правил правой и левой руки.

2. Заряд + q > 0 находится на равном расстоянии от неподвижных точечных зарядов + Q > 0 и – Q, расположенных на концах тонкой стеклянной палочки (см. рисунок). Куда направлено (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) ускорение заряда + q  в этот момент времени, если на него действуют только заряды + Q и – Q? Ответ запишите словом (словами).

Ответ: _________________________ .

Необходимая теория: Электрический заряд

Результат взаимодействия электрических зарядов зависит от знака самих зарядов. Так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные –притягиваются, то на заряд +q будут действовать силы F1 и F2 (см.рис.) Модули этих сил равны на основании закона Кулона.

Векторное сложение указанных сил дает равнодействующую силу, направленную вправо. 

Ответ: вправо.   

Секрет решения. Решение задач по электростатике по темам «Закон Кулона», «Напряженность электростатического поля», «Принцип суперпозиции полей» в обязательном порядке требует построения точных чертежей. Во многом верный результат решения основывается на применении геометрических законов. В обязательном порядке необходимо четко владеть основными геометрическими понятиями, такими как: теорема Пифагора, теорема косинусов, соотношения в прямоугольном треугольнике.      

 3. Электрическая цепь, состоящая из трёх прямолинейных горизонтальных проводников (2–3, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, у которого вектор магнитной индукции направлен так, как показано на рисунке. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 4–1? Ответ запишите словом (словами).

Ответ: _____________________ .

Необходимая теория: Магнитное поле. Силы

За направление электрического тока принято считать направление движения положительно заряженных частиц. Если же ток обусловлен движением отрицательно заряженных частиц, то за его направление берут направление, противоположенное их движению. При наличии в электрической цепи источника тока принято говорить, что ток течет от «плюса» к «минусу». В данной схеме ток течет против часовой стрелки.

Применяя для данного рисунка правило левой руки, учитывая направление тока и направление вектора магнитной индукции, можно определить, что сила Ампера направлена вправо.

Ответ: вправо.

Секрет решения. Правило левой руки запоминается достаточно легко. Для этого надо взять несколько задач с рисунками и на практике отработать эту закономерность. В данной задаче надо учесть, что, согласно условию, все проводники расположены в горизонтальной плоскости. В противном случае ответ будет неправильным.

Приведем примеры задач на определение направления силы Ампера при помощи правила левой руки.

Так как в задачах нет никаких оговорок, то все рисунки считаются расположенными в вертикальной плоскости.

Рис. А – сила Ампера направлена вверх.

Рис. Б – сила Ампера направлена вправо.

Рис. В – сила Ампера направлена от наблюдателя.

Рис. Г – сила Ампера направлена влево.

Как обнаружить магнитное поле. Правило левой руки. Физика, 9 класс: уроки, тесты, задания.

1. Проводник в магнитном поле

Сложность: лёгкое

1
2. Правило левой руки

Сложность: лёгкое

1
3. Технические устройства

Сложность: среднее

2
4. Полюса магнитов

Сложность: среднее

2
5. Направление силы Ампера и силы Лоренца

Сложность: среднее

2
6. Заряд частицы

Сложность: среднее

2
7. Обнаружение магнитного поля

Сложность: среднее

2
8. Равновесие весов

Сложность: сложное

3
9. Траектория движения частицы в магнитном поле

Сложность: сложное

3

Правило левой руки тест (9 класс) по физике

Сложность: знаток. Последний раз тест пройден более 24 часов назад.

  1. Вопрос 1 из 10

    Направление тока в магнетизме совпадает с направлением движения

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 61% ответили правильно
    • 61% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Следующий вопросОтветить

  2. Вопрос 2 из 10

    Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху) Сила, действующая на проводник 4-1, направлена

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 51% участников
    • 49% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  3. Вопрос 3 из 10

    В основе работы электродвигателя лежит

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 63% ответили правильно
    • 63% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  4. Вопрос 4 из 10

    Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 58% ответили правильно
    • 58% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  5. Вопрос 5 из 10

    Магнитное поле действует с ненулевой по модулю силой на

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 60% ответили правильно
    • 60% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  6. Вопрос 6 из 10

    Выберите верное(-ые) утверждение(-я):

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 52% ответили правильно
    • 52% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  7. Вопрос 7 из 10

    Положительно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v, влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям.

    Куда направлена действующая на частицу сила?
    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 55% ответили правильно
    • 55% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  8. Вопрос 8 из 10

    Отрицательно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v, влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям. Куда направлена действующая на частицу сила?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 64% участников
    • 36% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  9. Вопрос 9 из 10

    Закончить фразу: Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует. ..

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 61% участников
    • 39% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  10. Вопрос 10 из 10

    Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 60% ответили правильно
    • 60% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

    

  • Наташа Новак

    10/10

ТОП-3 тестакоторые проходят вместе с этим
Рейтинг теста

Средняя оценка: 3. 2. Всего получено оценок: 341.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Правило левой руки — это… Что такое Правило левой руки?

Правило левой руки

Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.

Пра́вило бура́вчика (также, правило правой руки) — мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость вращения тела, а также вектора магнитной индукции B или для определения направления индукционного тока.

Правило правой руки

Правило буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) с правой нарезкой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции».

Определение направления магнитного поля вокруг проводника

Правило правой руки: «Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции».

Для соленоида оно формулируется так: «Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида».

Правило левой руки

Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: «Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.»

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Правило знаков Декарта
  • Правило октетов

Смотреть что такое «Правило левой руки» в других словарях:

  • ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ — ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ, см. ПРАВИЛА ФЛЕМИНГА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • правило левой руки — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Fleming s ruleleft hand ruleMaxwell s rule …   Справочник технического переводчика

  • правило левой руки — kairės rankos taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Fleming’s rule; left hand rule vok. Linke Hand Regel, f rus. правило левой руки, n; правило Флеминга, n pranc. règle de la main gauche, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Правило правой руки — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • Левой руки правило — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • Правило левой ноги — Жарг. шк. Шутл. 1. Правило левой руки. 2. Любое невыученное правило. (Запись 2003 г.) …   Большой словарь русских поговорок

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — 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… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — для определения направления механич. силы, к рая действует на находящийся в магн. поле проводник с током: если расположить левую ладонь так, чтобы вытянутые пальцы совпадали с направлением тока, а силовые линии магн. поля входили в ладонь, то… …   Физическая энциклопедия

  • левой руки правило — 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… …   Энциклопедический словарь

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — определяет направление силы, к рая действует на находящийся в магн. поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магн. поля входили в ладонь, то отставленный… …   Естествознание. Энциклопедический словарь


электромагнетизм — правило правой и левой руки Флеминга

Очень жаль, что физика магнетизма обременена несколькими разными * правилами рук, и что они используют разные руки. Разберем их:

Флеминга слева — правило руки

дает вам направление силы, действующей на ток, если вы знаете магнитное поле.

Источник изображения

Это правило применяется к двигателям , т.е.е. устройства, которые используют токи в магнитном поле для создания движения. Это основано на силе Лоренца, $$ \ mathbf F = q \ mathbf v \ times \ mathbf B, $$ в котором ток идет со скоростью заряда, а индуцированное движение идет вдоль направления силы. Вот почему это правило совпадает с правилом левой руки, используемым в перекрестных произведениях в целом.

Флеминга

правая — линейка

гораздо реже используется в физике (хотя я не могу говорить о том, как работают инженеры).Это относится к генераторам , то есть устройствам, которые используют движение в магнитном поле для генерации токов. Это опять же основано на перекрестном произведении силы Лоренца, за исключением того, что теперь скорость заряда определяется движением объекта, а сила вдоль провода — это то, что устанавливает ток. Это означает, что вы поменяли местами средний палец на большой в соответствии с правилом левой руки Флеминга, что вы можете сделать, сохранив (расплывчатые) назначения на «движение» и «текущую» и поменяв руки. 3} $$ Опять же, это перекрестное произведение, которое определяет направление поля, и вы должны сами убедиться, что оно работает, как показано на рисунке.

Как видите, правила совсем другие. Поэтому крайне важно, чтобы, если вы хотите использовать их в качестве мнемоники, вы правильно узнали, какой из них применяется, и что вы применяете их правильно. (Нет смысла учить, какой рукой использовать, если вы, например, поменяете местами указательный и средний пальцы.)

Однако самое важное, что нужно усвоить, — это закон силы Лоренца, который основан на правиле левой руки (заряд-время-ток на среднем пальце, поле на указательном, сила на большом пальце), обозначенное перекрестное произведение.Это, по сути, безотказно, если вы применяете его правильно, и меньше подвержено путанице с другими правилами.

Правило правой руки | PASCO

Правило правой руки в физике

Правило правой руки — это мнемоника руки, используемая в физике для определения направления осей или параметров, указывающих в трех измерениях. Правило правой руки, изобретенное в XIX веке британским физиком Джоном Амброузом Флемингом для применения в электромагнетизме часто используется для определения направления третьего параметра, когда известны два других (магнитное поле, ток, магнитная сила).Есть несколько вариантов правила правой руки, которые объясняются в этом разделе.

Когда проводник, такой как медный провод, движется через магнитное поле (B), в проводнике индуцируется электрический ток (I). Это явление известно как закон индукции Фарадея. Если проводник перемещается внутри магнитного поля, то существует соотношение между направлениями движения (скорости) проводника, магнитного поля и индуцированного тока. Мы можем использовать правило правой руки Флеминга исследовать закон индукции Фарадея, который представлен уравнением:

ЭДС = индуцированная ЭДС (V или J / C)
N = количество витков катушки
Δ𝚽 B = изменение магнитного потока (Тм2)
Δ t = изменение во времени (с)

Поскольку оси x, y и z перпендикулярны друг другу и образуют прямые углы, правило правой руки можно использовать для визуализации их выравнивание в трехмерном пространстве.Чтобы использовать правило правой руки, начните с создания L-образной формы с помощью большого пальца правой руки, указателя и середины. Палец. Затем переместите средний палец внутрь к ладони так, чтобы он был перпендикулярен указательным и большим пальцам. Твоя рука должно выглядеть примерно так:

На схеме выше большой палец совмещен с осью z, указательный палец — с осью x, а средний палец — с осью y.

Беспроводная интеллектуальная тележка

Один из лучших способов помочь учащимся обрести уверенность в использовании правила правой руки — это провести наглядную демонстрацию, которая поможет им распознать и исправить свои неправильные представления об ортогональных отношениях и системах координат.

Многие учителя используют вращающуюся линейку, чтобы показать, что объект, который кажется вращающимся «по часовой стрелке» с точки зрения одного ученика, также кажется вращающимся «против часовой стрелки», если смотреть с другой точки зрения. Использование динамической тележки для обучения правилу правой руки позволяет преподавателям продемонстрировать как проблему с помощью терминологии «по часовой стрелке», так и «против часовой стрелки», а также решение, которое обеспечивают правило правой руки и оси вращения. С беспроводной интеллектуальной тележкой преподаватели могут использовать 3-осевой гироскоп и фиксированную систему координат для создания увлекательных демонстраций вращательного движения.Ознакомьтесь с полной демонстрацией здесь.

Правило правой руки для магнетизма

Подвижные сборы

Заряженная частица — это частица с электрическим зарядом. Когда неподвижная заряженная частица существует в магнитном поле, она не испытать магнитную силу; однако, как только заряженная частица движется в магнитном поле, она испытывает наведенное магнитное поле. сила, которая смещает частицу с ее первоначального пути. Это явление, также известное как сила Лоренца, согласуется с правилом, что утверждает, что «магнитные поля не работают.”Уравнение, используемое для определения величины магнитной силы, действующей на заряженную частицу (q) перемещение магнитного поля (B) со скоростью v под углом θ составляет:

Если скорость заряженной частицы параллельна магнитному полю (или антипараллельна), то силы нет, потому что sin (θ) равен нулю. Когда это происходит, заряженная частица может сохранять прямолинейное движение даже в присутствии сильного магнитного поля.

Плоскость, образованная направлением магнитного поля и скоростью заряженной частицы, расположена под прямым углом к ​​силе.Поскольку сила возникает под прямым углом к ​​плоскости, образованной скоростью частицы и магнитным полем, мы можем использовать правило правой руки, чтобы определить их ориентацию.

Правило правой руки гласит: чтобы определить направление магнитной силы на движущийся положительный заряд, направьте большой палец правой руки в направление скорости (v), указательный палец в направлении магнитного поля (B) и средний палец будут указывать в направление результирующей магнитной силы (F).На отрицательные заряды будет действовать сила в противоположном направлении.

Магнитная сила, индуцированная током: ток в прямом проводе

Обычный ток состоит из движущихся зарядов, которые имеют положительный характер. Когда обычный ток проходит по проводящему проводу, на провод действует магнитное поле, которое его толкает. Мы можем использовать правило правой руки, чтобы определить направление силы, действующей на токоведущий провод. В этой модели ваши пальцы указывают в направлении магнитного поля, а большой палец — в направлении магнитного поля. обычный ток, протекающий через провод, и ваша ладонь указывает направление, в котором провод проталкивается (сила).

Магнитная сила, действующая на провод с током, определяется уравнением:

Когда длина провода и магнитное поле расположены под прямым углом друг к другу, уравнение принимает следующий вид:

F B = магнитная сила (Н)
I = ток (A)
L = длина провода (м)
B = магнитное поле (Тл)

Если рассматривать протекание тока как движение носителей положительного заряда (обычный ток) в приведенном выше image, мы замечаем, что обычный ток движется вверх по странице.Поскольку обычный ток состоит из положительных зарядов, то тот же провод с током также может быть описан как имеющий ток с отрицательным носители заряда движутся вниз по странице. Хотя эти токи движутся в противоположных направлениях, один наблюдается магнитная сила, действующая на провод. Следовательно, сила действует в том же направлении, независимо от того, рассмотрите поток положительных или отрицательных носителей заряда на изображении выше. Применение правила правой руки к направление обычного тока указывает направление магнитной силы, которое должно быть направлено вправо.Когда мы рассматриваем поток отрицательных носителей заряда на изображении выше, правило правой руки указывает на то, что направление силы, которую нужно оставить; однако отрицательный знак меняет результат на противоположный, указывая на то, что направление магнитной силы действительно указывает вправо.

Если мы рассмотрим поток зарядов в двух разных проводах, один с положительными зарядами, текущими вверх по странице, а другой с отрицательными зарядами, текущими вверх по странице, то направление магнитных сил не будет таким же, потому что мы рассматриваем две разные физические ситуации.В первом проводе поток положительных зарядов вверх по странице указывает на то, что по странице стекают отрицательные заряды. Правило правой руки говорит нам, что магнитный сила укажет в правильном направлении. По второму проводу вверх по странице текут отрицательные заряды, которые означает, что положительные заряды стекают по странице. В результате правило правой руки показывает, что магнитная сила указывает в левом направлении.

Токи, индуцированные магнитными полями

В то время как магнитное поле может быть индуцировано током, ток также может быть индуцирован магнитным полем.Мы можем использовать второе правило правой руки, иногда называемое правилом захвата правой руки, для определения направления магнитного поле, созданное током. Чтобы использовать правило захвата правой рукой, направьте большой палец правой руки в направлении течения. течь и скручивай пальцы. Направление ваших пальцев будет отражать направление искривления индуцированного магнитного поля.

Правило захвата правой рукой особенно полезно для решения проблем, связанных с токоведущим проводом или соленоидом. В обеих ситуациях правило захвата правой рукой применяется к двум приложениям закона оборота Ампера, который связывает интегрированное магнитное поле вокруг замкнутого контура к электрическому току, проходящему через плоскость замкнутого контура.

Направление вращения: соленоиды

Когда электрический ток проходит через соленоид, он создает магнитное поле. Чтобы использовать правило захвата правой рукой в проблема с соленоидом, укажите пальцами в направлении обычного тока и оберните пальцы, как будто они были вокруг соленоида. Ваш большой палец будет указывать в направлении силовых линий магнитного поля внутри соленоида. Примечание что силовые линии магнитного поля вне соленоида направлены в противоположном направлении. Они охватывают изнутри, чтобы снаружи соленоида.

Направление вращения: токоведущие провода

Когда электрический ток проходит по прямому проводу, он индуцирует магнитное поле. Чтобы применить правило захвата правой рукой, совместите большой палец с направлением обычного тока (от положительного к отрицательному), и ваши пальцы будут указывать направление магнитных линий потока.

Правило правой руки для крутящего момента

Проблемы с крутящим моментом часто являются самой сложной темой для студентов-первокурсников-физиков.К счастью, есть правило правой руки приложение для крутящего момента. Чтобы использовать правило правой руки в задачах с крутящим моментом, возьмите правую руку и наведите ее на направление вектора положения (r или d), затем поверните пальцы в направлении силы, и большой палец укажет в направлении крутящего момента.

Уравнение для расчета величины вектора крутящего момента для крутящего момента, создаваемого заданной силой:

Когда угол между вектором силы и плечом момента является прямым углом, синусоидальный член становится 1 и уравнение становится:

F = сила (Н)
𝜏 = крутящий момент (Нм)
r = расстояние от центра до линии действия (м)

Положительный и отрицательный крутящие моменты

Моменты, возникающие против часовой стрелки, являются положительными.В качестве альтернативы крутящие моменты, возникающие в по часовой стрелке — отрицательные моменты. Так что же произойдет, если ваша рука укажет на бумагу или из нее? Крутящие моменты, которые лицевой стороной из бумаги следует анализировать положительный крутящий момент, в то время как крутящий момент, направленный внутрь, следует анализировать. как отрицательные моменты.

Правило правой руки для перекрестного произведения

Перекрестное произведение или векторное произведение создается, когда упорядоченная операция выполняется над двумя векторами, a и b. В векторное произведение векторов a и b перпендикулярно как a, так и b и перпендикулярно плоскости, которая его содержит.С есть два возможных направления для перекрестного произведения, для определения направления следует использовать правило правой руки вектора кросс-произведения.

Например, векторное произведение векторов a и b можно представить с помощью уравнения:

(произносится как «крест б»)

Чтобы применить правило правой руки к перекрестным произведениям, выровняйте пальцы и большой палец под прямым углом. Затем укажите свой индекс палец в направлении вектора a и средний палец в направлении вектора b.Ваш большой палец правой руки укажет в направлении векторного произведения a x b (вектор c).

Правило правой руки для закона Ленца

Закон электромагнитной индукции Ленца — еще одна тема, которая часто кажется нелогичной, поскольку требует понимание того, как магнетизм и электрические поля взаимодействуют в различных ситуациях. Закон Ленца гласит, что направление тока, индуцируемого в замкнутом проводящем контуре изменяющимся магнитным полем (закон Фарадея), такова, что вторичное магнитное поле, создаваемое индуцированным током, противодействует начальному изменению магнитного поля, которое произвело Это.Так что это значит? Давайте разберемся с этим.

Когда магнитный поток через проводник с замкнутым контуром изменяется, он индуцирует ток внутри контура. Индуцированная ток создает вторичное магнитное поле, которое противодействует первоначальному изменению потока, которое инициировало индуцированный ток. Сила магнитного поля, проходящего через катушку из проволоки, определяет магнитный поток. Магнитный поток зависит от сила поля, площадь катушки и относительная ориентация между полем и катушкой, как показано в следующем уравнении.


𝚽 B = магнитный поток (Tm 2 )
B = магнитное поле (Тл)
Θ = угол между полем и нормалью (град.)
A = площадь контура (м 2 )

Чтобы понять, как закон Ленца повлияет на эту систему, нам нужно сначала определить, является ли начальное магнитное поле увеличение или уменьшение силы. Когда северный магнитный полюс приближается к петле, это вызывает существующее магнитное поле. поле для увеличения.Поскольку магнитное поле увеличивается, индуцированный ток и результирующее индуцированное магнитное поле будут противодействовать исходному магнитному полю, уменьшая его. Это означает, что первичное и вторичное магнитные поля будут возникать в противоположные направления. Когда существующее магнитное поле уменьшается, индуцированный ток и результирующее индуцированное магнитное поле поле будет противодействовать исходному, уменьшая магнитное поле, усиливая его. Таким образом, индуцированное магнитное поле будет иметь в том же направлении, что и исходное магнитное поле.

Чтобы применить правило правой руки к закону Ленца, сначала определите, увеличивается ли магнитное поле, проходящее через петлю, или уменьшается. Напомним, что магниты создают силовые линии магнитного поля, которые движутся от северного магнитного полюса в направлении магнитный южный полюс. Если магнитное поле увеличивается, то направление вектора индуцированного магнитного поля будет в обратном направлении. Если магнитное поле в контуре уменьшается, то вектор индуцированного магнитного поля будет происходят в том же направлении, чтобы заменить уменьшение исходного поля.Затем выровняйте большой палец в направлении индуцированное магнитное поле и скрученные пальцы. Ваши пальцы будут указывать в направлении индуцированного тока.

Понимание правил для правой руки

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Правил для правой руки

Правил для правой руки
F магнитный — Сила магнитного поля, действующая 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
Поскольку сила, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поле перпендикулярно как скорости заряда, так и направлению области, 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, v , (вспомним обычный ток).

Укажите средним пальцем в направлении магнитного поля B.

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

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; где,
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 одиночной проволочной петли магнитное поле, В через центр петли проходит: B = m o I / 2R; где,
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]

Магнитная сила на движущемся электрическом заряде

Величина магнитной силы

Магнитная сила, действующая на заряженную частицу q, движущуюся в магнитном поле B со скоростью v (под углом θ к B), равна [latex] \ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta) [/ latex].

Цели обучения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Магнитные поля действуют на движущиеся заряженные частицы.
  • Направление магнитной силы [латекс] \ text {F} [/ latex] перпендикулярно плоскости, образованной [латексом] \ text {v} [/ latex] и [латексом] \ text {B} [ / латекс], как определено правилом правой руки.
  • Единица СИ для величины напряженности магнитного поля называется тесла (Тл), что эквивалентно одному Ньютону на амперметр. Иногда вместо этого используется меньшая единица измерения Гаусс (10 -4 Тл).
  • Когда выражение для магнитной силы комбинируется с выражением для электрической силы, комбинированное выражение известно как сила Лоренца.
Ключевые термины
  • Кулоновская сила : электростатическая сила между двумя зарядами, описанная законом Кулона
  • магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.
  • тесла : В Международной системе единиц — производная единица плотности магнитного потока или магнитной индукции. Символ: T

Величина магнитной силы

Как один магнит притягивает другой? Ответ основан на том факте, что весь магнетизм основан на токе, потоке заряда. Магнитные поля действуют на движущиеся заряды , поэтому они действуют на другие магниты, у всех из которых есть движущиеся заряды.

Магнитная сила, действующая на движущийся заряд, — одна из самых фундаментальных известных. Магнитная сила так же важна, как электростатическая или кулоновская сила. Однако магнитная сила более сложна как по количеству влияющих на нее факторов, так и по ее направлению, чем относительно простая кулоновская сила. Величина магнитной силы [латекс] \ text {F} [/ latex] на заряд [латекс] \ text {q} [/ latex], движущийся со скоростью [латекс] \ text {v} [/ latex] в напряженность магнитного поля [латекс] \ text {B} [/ latex] определяется выражением:

[латекс] \ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta) [/ latex]

, где θ — угол между направлениями [латекс] \ text {v} [/ latex] и [latex] \ text {B} [/ latex].Эта формула используется для определения магнитной силы [латекс] \ text {B} [/ latex] в терминах силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Единица СИ для величины напряженности магнитного поля называется тесла (Тл) в честь гениального и эксцентричного изобретателя Николы Тесла (1856–1943), внесшего большой вклад в наше понимание магнитных полей и их практического применения. Чтобы определить, как тесла соотносится с другими единицами СИ, мы решаем [latex] \ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta) [/ latex] для [latex] \ text {B} [/ latex] :

[латекс] \ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)} [/ latex]

Поскольку sin θ безразмерен, тесла составляет

[латекс] 1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N} } {\ text {A} * \ text {m}} [/ latex]

Иногда используется другая меньшая единица, называемая гауссом (G), где 1 G = 10 −4 T.Самые сильные постоянные магниты имеют поля около 2 Тл; сверхпроводящие электромагниты могут достигать 10 Тл или более. Магнитное поле Земли на ее поверхности составляет всего около 5 × 10 −5 Тл, или 0,5 Гс

.

Направление магнитной силы [латекс] \ text {F} [/ latex] перпендикулярно плоскости, образованной [латексом] \ text {v} [/ latex] и [латексом] \ text {B} [ / латекс], как определено правилом правой руки, которое проиллюстрировано на рисунке 1. В нем говорится, что для определения направления магнитной силы на положительный движущийся заряд вы указываете большим пальцем правой руки в направлении [латекса ] \ text {v} [/ latex], пальцы в направлении [latex] \ text {B} [/ latex], а перпендикуляр к ладони указывает в направлении [latex] \ text {F} [ /латекс].Один из способов запомнить это — это одна скорость, и поэтому большой палец представляет ее. Есть много линий поля, поэтому пальцы представляют их. Сила действует в том направлении, в котором вы толкаете ладонью. Сила, действующая на отрицательный заряд, прямо противоположна силе, действующей на положительный заряд.

Правило правой руки : Магнитные поля действуют на движущиеся заряды. Эта сила — одна из самых основных известных. Направление магнитной силы на движущийся заряд перпендикулярно плоскости, образованной v и B, и следует правилу правой руки – 1 (RHR-1), как показано.Величина силы пропорциональна q, v, B и синусу угла между v и B.

Направление магнитной силы: правило правой руки

Правило правой руки используется для определения направления магнитной силы на положительный заряд.

Цели обучения

Примените правило правой руки, чтобы определить направление магнитной силы на заряд

Основные выводы

Ключевые моменты
  • При рассмотрении движения заряженной частицы в магнитном поле релевантными векторами являются магнитное поле B, скорость частицы v и магнитная сила, действующая на частицу F.Все эти векторы перпендикулярны друг другу.
  • Правило правой руки гласит, что для определения направления магнитной силы на положительный движущийся заряд большой палец правой руки должен указывать в направлении v, пальцы в направлении B, а сила (F) равна направлен перпендикулярно ладони правой руки.
  • Направление силы F на отрицательный заряд противоположно указанному выше (направлено от тыльной стороны руки).
Ключевые термины
  • Правило правой руки : Направление угловой скорости ω и углового момента L, на которое указывает большой палец правой руки, когда вы сгибаете пальцы в направлении вращения.

Направление магнитной силы: правило правой руки

До сих пор мы описали величину магнитной силы, действующей на движущийся электрический заряд, но не направление. Магнитное поле является векторным полем, поэтому приложенная сила будет ориентирована в определенном направлении. Есть умный способ определить это направление, используя не что иное, как вашу правую руку. Направление магнитной силы F ​​ перпендикулярно плоскости, образованной v и B , как определено правилом правой руки, которое проиллюстрировано на рисунке выше.Правило правой руки гласит, что: чтобы определить направление магнитной силы на положительный движущийся заряд, ƒ, направьте большой палец правой руки в направлении v , пальцы в направлении B и перпендикулярно ладони указывает в направлении F ​​.

Правило правой руки : Магнитные поля действуют на движущиеся заряды. Эта сила — одна из самых основных известных. Направление магнитной силы на движущийся заряд перпендикулярно плоскости, образованной v и B, и следует правилу правой руки – 1 (RHR-1), как показано.Величина силы пропорциональна q, v, B и синусу угла между v и B.

Один из способов запомнить это — наличие одной скорости, представленной соответственно большим пальцем. Есть много линий поля, обозначенных пальцами соответственно. Сила действует в том направлении, в котором вы толкаете ладонью. Сила, действующая на отрицательный заряд, прямо противоположна силе, действующей на положительный заряд. Поскольку сила всегда перпендикулярна вектору скорости, чистое магнитное поле не будет ускорять заряженную частицу в одном направлении, но будет производить круговое или спиральное движение (концепция, более подробно исследуемая в будущих разделах).Важно отметить, что магнитное поле не оказывает силы на статический электрический заряд. Эти два наблюдения соответствуют правилу, согласно которому магнитные поля не действуют, , , .

Правило правой руки — Видео по физике от Brightstorm

Итак, давайте поговорим о Правиле правой руки. Это одна из самых важных вещей, которые возникают, когда вы впервые изучаете магнитные поля, и на самом деле она впервые возникает, когда вы делаете кросс-продукты, возможно, в предварительном исчислении, но люди как бы забывают или, возможно, не принимали предварительные -calc, так что давайте поговорим об этом, потому что это не сложно, но легко испортить, если вы не привыкли к тому, как это работает, и я покажу вам 3 разных правила для правой руки, на самом деле вроде 4, но на самом деле все равно 3 а потом немного другое.

Давайте просто рассмотрим это и просто посмотрим, как это работает. Итак, мы начнем с закона силы Лоренца, f равно qv cross b. Хорошо, перекрестные произведения работают следующим образом: вы берете правую руку, вы кладете большой палец в направлении первого вектора, ваши пальцы — в направлении второго вектора, а ваша ладонь указывает в направлении перекрестного произведения, поэтому, когда мы делаем это с законом силы Лоренца, первая векторная скорость, поэтому мой большой палец всегда должен играть роль скорости.Второе векторное магнитное поле, это означает, что мои пальцы должны играть роль магнитного поля, которое перекрестное произведение дает силу, так что моя ладонь всегда находится в направлении силы.

Хорошо, давайте немного поработаем с этим, но прежде всего я должен показать вам большое открытое соглашение, о котором вы можете знать или не знать. Магнитные поля должны быть в трех измерениях, но посмотрите, я рисую все на доске, эта доска представляет собой только двухмерное пространство, поэтому я могу указать, что я могу указать вверх, но как мне указать наружу или внутрь.Мы делаем это следующим образом: мы говорим: смотрите, когда вы видите крест, это означает, что вы говорите о векторе, указывающем на доску, хорошо? В принципе, вы можете думать об этом так, как вы знаете, когда я помещаю вектор в виде стрелки, как бы это выглядело, если бы стрелка указывала на доску? Вы бы видели перья, и вот что такое крест, перья. Что, если он указывает за пределы доски? Что ж, теперь я собираюсь увидеть наконечник стрелки, поэтому я просто делаю небольшую точку, иногда я обведу ее, чтобы указать, что это не просто ошибочная точка, которую я только что поставил, но иногда я не особо беспокоюсь о это, например, если у меня их много, очевидно, что это представляет собой магнитное поле, поэтому в этом случае у меня есть положительный заряд, движущийся вниз в магнитном поле, которое направлено на плату.Хорошо, мы идем, большой палец — это скорость, пальцы — это магнитное поле, и обратите внимание, что моя ладонь теперь указывает вправо, так что это направление силы, действующей на этот заряд, вправо.

Хорошо, займемся этим. Что делать, если магнитное поле понижено, но положительный заряд попадает в плату? Хорошо, большой палец, пальцы, и теперь у меня есть сила, которая направлена ​​влево, хорошо. А что здесь? Это странно, потому что теперь у меня нет скорости, вместо этого у меня есть сила и магнитное поле, но это все еще забавно, я все еще могу делать то же самое.У меня нет скорости, поэтому я еще не знаю, что делаю большим пальцем, но у меня есть магнитное поле, так что оно выходит, верно? У меня есть сила, а это значит, что моя ладонь должна быть направлена ​​вниз и смотреть на нее! Мой большой палец теперь указывает в этом направлении, так что это должно быть направление положительного заряда, но он чувствует силу вниз, хорошо? Еще одна маленькая хитрость, а если это отрицательный заряд? На этот вопрос есть очень простой ответ: вы просто притворяетесь, что это положительный заряд, а затем просто делаете то, что противоположно этому, но есть другой способ, который на самом деле более полезен на практике, потому что электроны имеют отрицательный заряд, поэтому часто на них На экзаменах вас будут часто спрашивать об электронах, и вы не хотите, чтобы они всегда делали это так, как если бы они были положительными, а затем просто не слушали их. Так что вы вместо этого будете использовать левую руку? Итак, отрицательные заряды вы используете левой рукой, положительные заряды вы используете свою правую руку, и как только я осознаю, что собираюсь использовать свою левую руку, все идет точно так же, и теперь сила входит, и это так, как это происходит. .

Теперь вы можете задаться вопросом, что происходит с зарядом после того, как он попадает в магнитное поле. Оказывается, поскольку сила всегда перпендикулярна скорости, заряды, которые движутся в магнитном поле, всегда движутся по кругам, которые называются l’armoire прецессия, так что мы действительно можем видеть это в каждом из примеров, так что это действительно простая идея, если у меня есть заряд, который падает, и сила, которая направляется к правильному буму, это круг l’armoire, хорошо? А что здесь? Что ж, у меня есть заряд, который действует слева, так что это круг l’armoire, хорошо? А что здесь? А теперь я иду сюда, сила в армуарном кругу, а как насчет этого парня? Сила внутри, так что это будет кружок армуара. Я не могу это написать, верно? Но вы видите, что он всегда будет вращаться вокруг силовых линий магнитного поля, хорошо, это первая и, вероятно, самая полезная форма правила правой руки, но давайте посмотрим здесь на пару других.

Хорошо, первое, о чем я хочу упомянуть, и это действительно то же самое, что происходит, когда у меня есть ток в магнитном поле. Токи в скважинах перемещают заряды, так что это означает, что в этом магнитном поле движется много зарядов. Ток будет в направлении скорости, поэтому я просто говорю: хорошо, вместо скорости, мой большой палец — это текущая стрела, оставшаяся готовой, очень, очень просто и в основном то же самое, только вместо скорости мой большой палец теперь представляет ток.В большинстве случаев мы принимаем соглашение о том, что стрелка, связанная с током, здесь является направлением положительного заряда, поэтому она всегда правая, если только они явно не говорят вам, что отрицательные заряды движутся в этом направлении, а затем, конечно, только влево.

Хорошо, теперь есть два других правила правой руки, и они связаны с магнитными полями, возникающими от токов, так что это связано с чем-то, называемым законом биосоварта или чем-то, называемым законом амперов, поэтому идея состоит в том, что всякий раз, когда у вас есть ток, подобный это, с ним будет связано магнитное поле, поэтому, если у меня будет ток, который идет таким образом, будет магнитное поле, которое будет циркулировать вокруг этого тока, хорошо, так что это другая физическая ситуация, мы не можем ожидать правой руки Правило должно быть точно таким же, но, надеюсь, в этом случае оно почти такое же.Ток большого пальца, пальцы снова являются магнитным полем, но вместо того, чтобы удерживать их, вот что мы собираемся сделать, мы собираемся действовать так, как будто мы хватаем провод, хорошо? Итак, мы собираемся схватить провод, и наши пальцы являются магнитным полем, это означает, что в этом случае магнитное поле будет циркулировать вокруг точно так же, как мои пальцы циркулируют вокруг него, если я возьму его так, что это означает что выше тока магнитное поле выходит из платы, а ниже оно входит, так что вот оно, у меня магнитное поле циркулирует вокруг моего провода именно таким образом.

Хорошо, вот последний, а этот вроде как, самый разный, хорошо, но он также очень полезен. Что делать, если у меня есть токовая петля? Хорошо, хорошо, я мог бы сыграть в эту игру так же, как мы, и я мог бы сказать «хорошо, позволь мне схватиться за провод» 5, хорошо? Что ж, если я возьму провод вот так большим пальцем в направлении тока, тогда магнитное поле внутри будет выходить из платы, а внешнее будет входить в плату, так что это точно так же, как у нас просто не было разницы, поэтому почему я говорю, что это другое? Хорошо, потому что здесь мы применим правило правой руки немного по-другому, ладно.Вам не обязательно делать это, вы всегда можете сделать это так, но иногда более полезно вместо этого положить пальцы в направлении тока, и тогда ваш большой палец будет указывать в направлении магнитного поля в центре токовая петля, конечно, она дает нам тот же ответ, что и другой способ, но это связано с чем-то, что называется магнитным моментом, и поэтому вас могут попросить подумать о магнитных моментах и ​​этих токовых петлях, и это легче, когда вы сосредотачиваясь на этом, чтобы использовать правило правой руки, когда теперь ваш ток — это ваши пальцы, а большой палец — это магнитное поле.

Хорошо, это правило правой руки.

Левые правила | Школы онлайн

В нашем исследовании магнитных полей и правил левой руки имейте в виду, что правила правой руки в учебнике применимы только к обычному (положительному) току. Во многих случаях электричество часто имеет нетрадиционный (неположительный) ток. Нетрадиционный ток подчиняется правилам левой руки. В этом объяснении мы будем использовать только три левых правила. Кроме того, следующие определения помогут понять, как и почему работают правила левой руки.

Постоянный магнит имеет два полюса: полюс, направленный на север, и полюс, направленный на юг.Северный полюс притягивается к южному полюсу любого магнита и отталкивает северный полюс любого магнита. То же самое и с Южным полюсом. Северный полюс любого магнита всегда будет выровнен с ch, как компас), если его подвешивать на нитке и оставлять в покое.

Соленоид — это модное слово для обозначения длинной струны проволоки, обернутой вокруг другого цилиндрического объекта. Когда обычный ток протекает через провод, как показано, магнитное поле равномерно проходит через центральный цилиндр. Ниже приведено изображение соленоида (синие линии — это силовые линии магнитного поля). На схеме показано, что внутри соленоида в левой части схемы будет отображаться северный магнитный полюс.


Применяется только к третьему правилу левой руки:

Где:

  • = Сила (Н)
  • = Ток (А)
  • = Тесла (Н / (А x м))
  • = Длина провода (м)

Одна из самых запутанных частей магнитных полей заключается в том, что, в отличие от электрических полей, магнитные поля требуют трехмерного анализа, потому что поле вращается вокруг тока в проводе.Вверх, вниз, влево и вправо больше недостаточно для описания направления поля. Теперь магнитные поля могут перемещаться по странице и выходить за ее пределы.

Графика и правило, как описано ниже, неверны — это должно быть правило захвата правой руки Ампера (также известное как правило штопора), тот же принцип, но правая рука, а не левая …

Представьте, что вы обхватываете пальцами тонкий стержень (другими словами, сожмите кулак), и направьте большой палец в направлении тока (I).Магнитное поле будет вращаться вокруг вашего кулака, как показано на следующей диаграмме. Кроме того, магнитное поле всегда будет указывать в том направлении, в котором сгибаются ваши пальцы. Используйте следующую диаграмму для ссылки как на новые векторы, так и на первое правило левой руки.


Оберните пальцы вокруг соленоида так, чтобы пальцы двигались в том же направлении, что и ток (I). Вытяните большой палец вдоль цилиндрического объекта. Пока ток продолжает течь в том направлении, в котором согнуты ваши пальцы, ваш большой палец всегда будет указывать на северный полюс.Посмотрите на диаграмму выше, чтобы понять это, за исключением того, что стержень будет соленоидом, а направление, указывающее большой палец, — на северный полюс.

Это правило используется для описания силы, когда ток или электроны проходят через магнитное поле. Чтобы найти величину силы, просто используйте F = BIL. Чтобы найти направление, вы открываете ладонь и помещаете большой палец перпендикулярно пальцам. Ваш большой палец показывает направление тока или скорость электрического заряда (I).Остальные четыре пальца представляют направление магнитного поля (B). Наконец, направление вашей ладони — это направление вектора силы. Помните, что когда вы применяете эти правила, у вас есть шесть основных векторов для работы (вверх, вниз, влево, вправо, внутрь, из).


.

Добавить комментарий