Bși mulți alții, precum și pentru a determina direcția unor astfel de vectori, care sunt determinate prin cei axiali, de exemplu, direcția curentului de inducție pentru un vector dat de inducție magnetică.

• Pentru multe dintre aceste cazuri, pe lângă o formulare generală care permite să se determine direcția produsului vectorial sau orientarea bazei în general, există formulări speciale ale regulii care sunt deosebit de bine adaptate fiecărei situații specifice (dar mult mai putin general).

În principiu, de regulă, alegerea uneia dintre cele două direcții posibile ale vectorului axial este considerată pur condiționată, dar trebuie să se producă întotdeauna în același mod, astfel încât semnul să nu fie confundat în rezultatul final al calculelor. Pentru asta sunt regulile care fac obiectul acestui articol (vă permit să rămâneți mereu la aceeași alegere).

Regula generală (principală).

Regula principală, care poate fi folosită atât în ​​varianta regulii cu șurub, cât și în varianta regulii mana dreapta este o regulă de selecție a direcției pentru baze și un produs încrucișat (sau chiar pentru unul dintre cele două, deoarece unul este determinat direct prin celălalt). Este cea principală pentru că, în principiu, este suficient să fie folosită în toate cazurile în locul tuturor celorlalte reguli, dacă numai unul cunoaște ordinea factorilor în formulele corespunzătoare.

Alegerea unei reguli pentru determinarea direcției pozitive a produsului vectorial și pentru bază pozitivă(sistemele de coordonate) în spațiul tridimensional - sunt strâns interconectate.

Stânga (în figura din stânga) și dreapta (pe dreapta) Sisteme de coordonate carteziene (baze stânga și dreapta). Este obișnuit să o considerați pozitiv și să o utilizați pe cea corectă în mod implicit (aceasta este o convenție general acceptată; dar dacă motive speciale vă obligă să vă abateți de la această convenție, acest lucru ar trebui să fie declarat în mod explicit)

Ambele reguli sunt, în principiu, pur condiționate, cu toate acestea, se acceptă (cel puțin dacă contrariul nu este declarat în mod explicit) să se considere, și acesta este un acord general acceptat, că pozitiv este baza corecta, iar produsul vectorial este definit astfel încât pentru o bază ortonormală pozitivă e → x , e → y , e → z (\displaystyle (\vec (e))_(x),(\vec (e))_(y),(\vec (e))_(z))(baza dreptunghiulară coordonate carteziene cu o scară unitară în toate axele, constând din vectori unitar în toate axele), este adevărat:

e → x × e → y = e → z , (\displaystyle (\vec (e))_(x)\times (\vec (e))_(y)=(\vec (e))_(z ))

unde crucea oblică denotă operația de multiplicare vectorială.

În mod implicit, este obișnuit să folosiți baze pozitive (și, prin urmare, corecte). În principiu, este obișnuit să folosim bazele din stânga în principal atunci când folosirea celei din dreapta este foarte incomod sau imposibil deloc (de exemplu, dacă baza noastră dreaptă este reflectată într-o oglindă, atunci reflectarea este o bază stângă și nu se poate face nimic despre).

Prin urmare, regula pentru produsul încrucișat și regula pentru alegerea (construirea) unei baze pozitive sunt reciproc consistente.

Ele pot fi formulate astfel:

Pentru produs vectorial

Regulă Gimlet (șurub) pentru produsul vectorial: Dacă desenați vectorii astfel încât începuturile lor să coincidă și rotiți primul vector multiplicator în cel mai scurt mod către cel de-al doilea vector multiplicator, atunci brațul (șurubul) care se rotește în același mod se va înșuruba în direcția vectorului produs.

O variantă a regulii gimlet (șurub) pentru produsul vectorial prin anunțul orei: Dacă desenăm vectorii astfel încât originile lor să coincidă și rotim primul vector multiplicator în cel mai scurt mod către al doilea vector multiplicator și privim din cealaltă parte, astfel încât această rotație să fie în sensul acelor de ceasornic pentru noi, vectorul produs va fi îndreptat departe de noi (înșurubați adânc în ceas).

Regula pentru mâna dreaptă pentru produs încrucișat (prima opțiune):

Dacă desenați vectorii astfel încât originile lor să coincidă și rotiți primul vector factor în cel mai scurt mod către al doilea vector factor, iar cele patru degete ale mâinii drepte arată direcția de rotație (ca și cum ar acoperi un cilindru rotativ), atunci degetul mare proeminent va arăta direcția vectorului produs.

Regula pentru mâna dreaptă pentru produsul vectorial (a doua opțiune):

A → × b → = c → (\displaystyle (\vec (a))\times (\vec (b))=(\vec (c)))

Dacă desenați vectorii astfel încât începutul lor să coincidă și primul deget (degetul mare) al mâinii drepte este îndreptat de-a lungul primului vector multiplicator, al doilea (indice) de-a lungul celui de-al doilea vector multiplicator, atunci va apărea al treilea (din mijloc) (aproximativ). ) direcția vectorului produs (vezi . poză).

În ceea ce privește electrodinamica, curentul (I) este direcționat de-a lungul degetului mare, vectorul de inducție magnetică (B) este direcționat de-a lungul degetului arătător, iar forța (F) va fi direcționată de-a lungul degetului mijlociu. Din punct de vedere mnemonic, regula este ușor de reținut prin abrevierea FBI (force, induction, current sau Federal Bureau of Investigation (FBI) tradusă din engleză) și poziția degetelor, care amintește de o armă.

Pentru baze

Toate aceste reguli pot fi, desigur, rescrise pentru a determina orientarea bazelor. Să rescriem doar două dintre ele: Regula pentru mâna dreaptă pentru bază:

x, y, z - sistemul de coordonate dreapta.

Dacă în bază e x , e y , e z (\displaystyle e_(x),e_(y),e_(z))(constând din vectori de-a lungul axelor x, y, z) îndreptați primul deget (degetul mare) al mâinii drepte de-a lungul primului vector de bază (adică de-a lungul axei X), al doilea (indice) - de-a lungul celui de-al doilea (adică de-a lungul axei y), iar al treilea (din mijloc) va fi îndreptat (aproximativ) în direcția celui de-al treilea (de-a lungul z), atunci aceasta este o bază corectă(așa cum se arată în imagine).

Regulă Gimlet (șurub) pentru bază: Dacă rotiți brațul și vectorii astfel încât primul vector de bază să țină spre al doilea în cel mai scurt mod, atunci brațul (șurubul) se va înșuruba în direcția celui de-al treilea vector de bază, dacă aceasta este baza corectă.

• Toate acestea, desigur, corespund unei extensii a regulii obișnuite pentru alegerea direcției coordonatelor pe plan (x - la dreapta, y - sus, z - pe noi). Aceasta din urmă poate fi o altă regulă mnemonică, în principiu capabilă să înlocuiască regula unui gimlet, mâna dreaptă etc. până când acestea coincid cu baza , a cărei orientare dorim să o stabilim și poate fi rotită în orice fel).

Declarații ale regulii gimlet (șurub) sau regula mâinii drepte pentru cazuri speciale

S-a menționat mai sus că toate diferitele formulări ale regulii cu șurub sau ale regulii pentru mâna dreaptă (și alte reguli similare), inclusiv toate cele menționate mai jos, nu sunt necesare. Nu este necesar să le cunoașteți dacă cunoașteți (cel puțin într-una dintre opțiuni) regula generală descrisă mai sus și cunoașteți ordinea factorilor în formulele care conțin un produs vectorial.

Cu toate acestea, multe dintre regulile descrise mai jos sunt bine adaptate la cazuri speciale de aplicare a acestora și, prin urmare, pot fi foarte convenabile și ușor de determinat rapid direcția vectorilor în aceste cazuri.

Regulă pentru mâna dreaptă sau cu șurub pentru rotația mecanică a vitezei

Regula mâinii drepte sau braț (șurub) pentru viteza unghiulară

Regula mâinii drepte sau braț (șurub) pentru momentul forțelor

M → = ∑ i [ r → eu × F → i ] (\displaystyle (\vec (M))=\sum _(i)[(\vec (r))_(i)\times (\vec (F) ))_(i)])

(Unde F → i (\displaystyle (\vec (F))_(i)) este forța aplicată i-Oh punctul corpului, r → eu (\displaystyle (\vec(r))_(i))- vector rază, × (\displaystyle \times )- semnul înmulțirii vectoriale),

regulile sunt, de asemenea, în general similare, dar le formulăm în mod explicit.

Regula cu șurub: Dacă rotiți șurubul (girlet) în direcția în care forțele tind să rotească corpul, șurubul se va înșuruba (sau se va deșuruba) în direcția în care este direcționat momentul acestor forțe.

Regula mana dreapta: Dacă ne imaginăm că am luat corpul în mâna dreaptă și încercăm să-l întoarcem în direcția în care sunt îndreptate patru degete (forțele care încearcă să rotească corpul sunt îndreptate în direcția acestor degete), atunci degetul mare proeminent va arăta în direcția în care este direcționat cuplul (momentul acestor forțe).

Regulă a mâinii drepte și braț (șurub) în magnetostatică și electrodinamică

Pentru inducția magnetică (legea Biot-Savart)

Regulă Gimlet (șurub).: Dacă direcția mișcării de translație a brațului (șurubului) coincide cu direcția curentului în conductor, atunci sensul de rotație a mânerului brațului coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică a câmpului creat de acest curent..

Regula pentru mâna dreaptă: Dacă prindeți conductorul cu mâna dreaptă, astfel încât degetul mare proeminent să indice direcția curentului, atunci degetele rămase vor arăta direcția plicurilor conductorului liniilor de inducție magnetică a câmpului creat de acest curent și de aici direcţia vectorului de inducţie magnetică îndreptată peste tot tangenţial la aceste linii.

Pentru solenoid este formulat după cum urmează: Dacă prindeți solenoidul cu palma mâinii drepte astfel încât patru degete să fie îndreptate de-a lungul curentului în viraje, atunci degetul mare lăsat deoparte va arăta direcția liniilor. camp magneticîn interiorul solenoidului.

Pentru curentul dintr-un conductor care se deplasează într-un câmp magnetic

Regula pentru mâna dreaptă: Dacă palma mâinii drepte este poziționată astfel încât să includă liniile de forță ale câmpului magnetic, iar degetul mare îndoit este îndreptat de-a lungul mișcării conductorului, atunci patru degete întinse vor indica direcția curentului de inducție.

Pentru cei care nu erau buni la fizică la școală, regula gimlet este încă o adevărată „terra incognita” și astăzi. Mai ales dacă încercați să găsiți o definiție a unei legi bine-cunoscute pe web: motoarele de căutare vor da imediat o mulțime de lucruri complicate. explicatii stiintifice cu modele complexe. Cu toate acestea, este foarte posibil să explici pe scurt și clar în ce constă.

Care este regula gimletului

Gimlet - un instrument pentru găuri

Sună așa:în cazurile în care direcția mânerului coincide cu direcția curentului în conductor în timpul mișcărilor de translație, atunci sensul de rotație al mânerului mânerului va fi, de asemenea, identic cu acesta.

Caut direcții

Pentru a înțelege, mai trebuie să vă amintiți lecții școlare. Pe ele, profesorii de fizică ne-au spus că curentul electric este mișcare particule elementare, care își poartă sarcina de-a lungul materialului conductor. Datorită sursei, mișcarea particulelor în conductor este direcționată. Mișcarea, după cum știți, este viață și, prin urmare, nu apare decât un câmp magnetic în jurul conductorului și, de asemenea, se rotește. Dar cum?

Această regulă dă răspunsul (fără a folosi instrumente speciale), iar rezultatul se dovedește a fi foarte valoros, deoarece, în funcție de direcția câmpului magnetic, câțiva conductori încep să acționeze conform unor scenarii complet diferite: fie se respinge unul pe altul, fie, dimpotrivă, se grăbesc spre.

Utilizare

Cea mai ușoară modalitate de a determina calea de mișcare a liniilor de câmp magnetic este aplicarea regulii gimletului

Vă puteți imagina astfel - folosind exemplul propriei mâini drepte și cel mai obișnuit fir. Punem firul în mână. Strângeți strâns patru degete într-un pumn. Degetul mare arată în sus, ca un gest pe care îl folosim pentru a arăta că ne place ceva. În acest „aspect”, degetul mare va indica în mod clar direcția curentului, în timp ce celelalte patru - calea de mișcare a liniilor câmpului magnetic.

Regula este destul de aplicabilă în viață. Fizicienii au nevoie de el pentru a determina direcția câmpului magnetic al curentului, pentru a calcula rotația mecanică a vitezei, vectorul inducției magnetice și momentul forțelor.

Apropo, despre faptul că regula se aplică celor mai mulți situatii diferite De asemenea, se spune că există mai multe interpretări ale acesteia deodată - în funcție de cazul luat în considerare.

- acesta este un tip special de materie, prin care se realizează interacțiunea dintre particulele încărcate electric în mișcare.

PROPRIETĂȚI ALE CÂMPULUI MAGNETIC (STAȚIONAR).

Permanent (sau staționar) Un câmp magnetic este un câmp magnetic care nu se modifică în timp.

1. Câmp magnetic creată particule și corpuri încărcate în mișcare, conductori cu curent, magneți permanenți.

2. Câmp magnetic valabil pe particule și corpuri încărcate în mișcare, pe conductori cu curent, pe magneți permanenți, pe un cadru cu curent.

3. Câmp magnetic vârtej, adică nu are sursa.

sunt forțele cu care conducătorii de curent acționează unul asupra celuilalt.

.

este forța caracteristică câmpului magnetic.

Vectorul de inducție magnetică este întotdeauna direcționat în același mod în care un ac magnetic care se rotește liber este orientat într-un câmp magnetic.

Unitatea de măsură a inducției magnetice în sistemul SI:

LINII DE INDUCȚIE MAGNETICĂ

- acestea sunt drepte, tangente la care în orice punct se află vectorul inducției magnetice.

Câmp magnetic uniform- acesta este un câmp magnetic, în care în oricare dintre punctele sale vectorul de inducție magnetică este neschimbat ca mărime și direcție; observat între plăcile unui condensator plat, în interiorul unui solenoid (dacă diametrul acestuia este mult mai mic decât lungimea sa) sau în interiorul unui magnet de bară.

Câmp magnetic al unui conductor drept cu curent:

unde este direcția curentului în conductorul de pe noi perpendiculară pe planul foii,
- directia curentului in conductorul de la noi este perpendiculara pe planul tablei.

Câmp magnetic solenoid:

Câmp magnetic al barei magnetice:

- asemănător câmpului magnetic al solenoidului.

PROPRIETĂȚILE LINIILOR DE INDUCȚIE MAGNETICĂ

- au direcție
- continuu;
-închis (adică câmpul magnetic este vortex);
- nu se intersectează;
- după densitatea lor se apreciază mărimea inducţiei magnetice.

DIRECȚIA LINIILOR DE INDUCȚIE MAGNETICĂ

- este determinată de regula gimlet sau de regula mâinii drepte.

Regula Gimlet (în principal pentru un conductor drept cu curent):

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

Regulă pentru mâna dreaptă (în principal pentru determinarea direcției liniilor magnetice
în interiorul solenoidului):

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

Sunt altele opțiuni posibile aplicând regulile gimletului și ale mâinii drepte.

este forța cu care un câmp magnetic acționează asupra unui conductor care poartă curent.

Modul de forță de amperi este egal cu produsul puterea curentului în conductorul de pe modulul vectorului de inducție magnetică, lungimea conductorului și sinusul unghiului dintre vectorul de inducție magnetică și direcția curentului în conductor.

Forța Amperi este maximă dacă vectorul de inducție magnetică este perpendicular pe conductor.

Dacă vectorul de inducție magnetică este paralel cu conductorul, atunci câmpul magnetic nu are efect asupra conductorului cu curent, adică. Forța lui Ampere este zero.

Direcția forței Ampere este determinată de regula mana stanga:

Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât componenta vectorului de inducție magnetică perpendiculară pe conductor să intre în palmă și 4 degete întinse sunt îndreptate în direcția curentului, atunci degetul mare îndoit la 90 de grade va arăta direcția forței care acționează pe conductorul cu curent.

sau

ACȚIUNEA CÂMPULUI MAGNETIC PE O BUCLA CU CURENT

Un câmp magnetic uniform orientează cadrul (adică se creează un cuplu și cadrul se rotește într-o poziție în care vectorul de inducție magnetică este perpendicular pe planul cadrului).

Un câmp magnetic neomogen orientează + atrage sau respinge cadrul cu curent.

Deci, în câmpul magnetic al unui conductor purtător de curent continuu (este neuniform), cadrul purtător de curent este orientat de-a lungul razei liniei magnetice și este atras sau respins de conductorul purtător de curent continuu, în funcție de direcția curenților.

Amintiți-vă subiectul „Fenomene electromagnetice” pentru clasa a 8-a:

class-fizika.narod.ru

Efectul unui câmp magnetic asupra unui curent. Regula pentru mâna stângă.

Să plasăm un conductor între polii unui magnet, prin care trece un curent constant. electricitate. Vom observa imediat că conductorul va fi împins în afara spațiului interpolar de câmpul magnetului.

Acest lucru poate fi explicat după cum urmează. În jurul conductorului cu curent (Figura 1.) Formează propriul câmp magnetic, ale cărui linii de forță pe o parte a conductorului sunt direcționate în același mod ca liniile de forță ale magnetului, iar pe cealaltă parte a conductorului. conductor - în sens opus. Ca urmare, pe o parte a conductorului (în figura 1 de mai sus), câmpul magnetic este concentrat, iar pe cealaltă parte (în figura 1 de mai jos) este rarefiat. Prin urmare, conductorul experimentează o forță care apasă asupra lui. Și dacă conductorul nu este fix, atunci se va mișca.

Figura 1. Efectul unui câmp magnetic asupra curentului.

regula mana stanga

Pentru a determina rapid direcția de mișcare a unui conductor cu curent într-un câmp magnetic, există un așa-numit regula mana stanga(imaginea 2.).

Figura 2. Regulă pentru mâna stângă.

Regula mâinii stângi este următoarea: dacă plasezi mâna stângă între polii magnetului astfel încât liniile magnetice de forță să intre în palmă, iar cele patru degete ale mâinii coincid cu direcția curentului în conductor , atunci degetul mare va arăta direcția de mișcare a conductorului.

Deci, pe un conductor prin care circulă un curent electric, acționează o forță, având tendința de a-l deplasa perpendicular pe liniile magnetice de forță. Din punct de vedere empiric, puteți determina magnitudinea acestei forțe. Se dovedește că forța cu care acționează câmpul magnetic asupra unui conductor care poartă curent este direct proporțională cu puterea curentului din conductor și cu lungimea acelei părți a conductorului care se află în câmpul magnetic (Figura 3 din stânga) .

Această regulă este adevărată dacă conductorul este situat în unghi drept față de liniile de forță magnetice.

Figura 3. Forța interacțiunii câmpului magnetic și curentului.

Dacă conductorul nu este situat în unghi drept față de liniile câmpului magnetic, dar, de exemplu, așa cum se arată în figura 3 din dreapta, atunci forța care acționează asupra conductorului va fi proporțională cu puterea curentului din conductor și cu lungimea proiecția părții conductorului situată în câmpul magnetic, pe un plan perpendicular pe liniile magnetice de forță. Rezultă că dacă conductorul este paralel cu liniile de forță magnetice, atunci forța care acționează asupra acestuia este zero. Dacă conductorul este perpendicular pe direcția liniilor câmpului magnetic, atunci forța care acționează asupra acestuia atinge valoarea maximă.

Forța care acționează asupra unui conductor cu curent depinde și de inducția magnetică. Cu cât liniile câmpului magnetic sunt mai dense, cu atât este mai mare forța care acționează asupra conductorului purtător de curent.

Rezumând toate cele de mai sus, putem exprima acțiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor cu curent prin următoarea regulă:

Forța care acționează asupra unui conductor cu curent este direct proporțională cu inducția magnetică, puterea curentului în conductor și lungimea proiecției părții conductorului situată în câmp magnetic pe un plan perpendicular pe fluxul magnetic.

Trebuie menționat că efectul câmpului magnetic asupra curentului nu depinde de substanța conductorului și nici de secțiunea transversală a acestuia. Efectul unui câmp magnetic asupra unui curent poate fi observat chiar și în absența unui conductor, prin trecerea, de exemplu, a unui flux de electroni care se mișcă rapid între polii unui magnet.

Acțiunea unui câmp magnetic asupra unui curent este utilizată pe scară largă în știință și tehnologie. Utilizarea acestei acțiuni se bazează pe dispozitivul motoarelor electrice care transformă energia electrică în energie mecanică, dispozitivul dispozitivelor magnetoelectrice pentru măsurarea tensiunii și intensității curentului, difuzoare electrodinamice care transformă vibrațiile electrice în sunet, tuburi radio speciale - magnetroni, raze catodice. tuburi etc. Prin acțiunea unui câmp magnetic, curentul este utilizat pentru a măsura masa și sarcina unui electron, și chiar pentru a studia structura materiei.

Regula pentru mâna dreaptă

Când un conductor se mișcă într-un câmp magnetic, în el se creează o mișcare direcționată a electronilor, adică un curent electric, care se datorează fenomenului de inducție electromagnetică.

Pentru determinare direcțiile de mișcare a electronilor Să folosim binecunoscuta regulă a mâinii stângi.

Dacă, de exemplu, un conductor situat perpendicular pe desen (Figura 1) se mișcă împreună cu electronii conținuti în el de sus în jos, atunci această mișcare a electronilor va fi echivalentă cu un curent electric direcționat de jos în sus. Dacă în același timp câmpul magnetic în care se mișcă conductorul este direcționat de la stânga la dreapta, atunci pentru a determina direcția forței care acționează asupra electronilor, va trebui să punem mâna stângă cu palma spre stânga, astfel încât linii magnetice de forță intră în palmă și cu patru degete în sus (contra direcției conductorului de mișcare, adică în direcția „curentului”); atunci direcția degetului mare ne va arăta că electronii din conductor vor fi afectați de o forță îndreptată de la noi către desen. În consecință, mișcarea electronilor va avea loc de-a lungul conductorului, adică de la noi la desen, iar curentul de inducție în conductor va fi direcționat de la desen către noi.

Poza 1. Mecanismul inducției electromagnetice. Mișcând conductorul, mișcăm împreună cu conductorul toți electronii conținuti în acesta, iar când ne mișcăm într-un câmp magnetic sarcini electrice asupra lor va acţiona forţa conform regulii mâinii stângi.

Cu toate acestea, regula mâinii stângi, aplicată de noi doar pentru a explica fenomenul inducției electromagnetice, se dovedește a fi incomodă în practică. În practică, se determină direcția curentului de inducție regula mana dreapta(Figura 2).

Figura 2. Regula pentru mâna dreaptă. Mâna dreaptă este întoarsă cu palma către liniile magnetice de forță, degetul mare este îndreptat în direcția de mișcare a conductorului, iar patru degete arată în ce direcție va curge curentul de inducție.

Regula pentru mâna dreaptă este asta, dacă plasați mâna dreaptă într-un câmp magnetic, astfel încât liniile magnetice de forță să intre în palmă, iar degetul mare indică direcția de mișcare a conductorului, atunci cele patru degete rămase vor arăta direcția curentului de inducție care are loc în conductor.

www.sxemotehnika.ru

Direcția curentului și direcția liniilor câmpului său magnetic. Regula pentru mâna stângă. Profesor de fizică: Murnaeva Ekaterina Alexandrovna. - prezentare

Prezentare pe tema: » Direcția curentului și direcția liniilor câmpului său magnetic. Regula pentru mâna stângă. Profesor de fizică: Murnaeva Ekaterina Alexandrovna. - Transcriere:

1 Direcția curentului și direcția liniilor câmpului său magnetic. Regula pentru mâna stângă. Profesor de fizică: Murnaeva Ekaterina Aleksandrovna

2 Metode de determinare a direcției unei linii magnetice Determinarea direcției unei linii magnetice Folosind un ac magnetic După regula Gimlet sau după regula mâinii drepte Conform regulii mâinii stângi

3 Direcția liniilor magnetice

4 Regulă pentru mâna dreaptă Prindeți solenoidul cu palma mâinii drepte, arătând cu patru degete în direcția curentului din bobine, apoi degetul mare din stânga va arăta direcția liniilor câmpului magnetic din interiorul solenoidului.

5 Regula gimletului

6 BB B În ce direcție circulă curentul în conductor? sus greșit jos dreapta sus dreapta jos greșit stânga greșit dreapta dreapta

7 Cum este îndreptat vectorul de inducție magnetică către centrul curentului circular? + – sus greșit jos dreapta + – sus dreapta jos greșit + – dreapta dreapta stânga greșit _ + dreapta greșit stânga dreapta

8 Regula mâinii stângi Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât liniile câmpului magnetic să intre în palmă perpendicular pe ea și patru degete sunt îndreptate de-a lungul curentului, atunci degetul mare lăsat deoparte la 90 ° va arăta direcția forței care acționează asupra conductorului.

9 Aplicație Acțiunea de orientare a MP asupra circuitului cu curent este utilizată în instrumentele electrice de măsură: 1) motoare electrice 2) difuzor electrodinamic (difuzor) 3) sistem magnetoelectric - ampermetre și voltmetre

10 Trei instalații de dispozitive sunt asamblate conform schemelor prezentate în figură. În care dintre ele: a, b sau c - se va roti cadrul în jurul axei dacă circuitul este închis?

11 11 Se montează trei instalații de dispozitive a, b, c. În care dintre ele se va mișca conductorul AB dacă cheia K este închisă?

12 În situația prezentată în figură, acțiunea forței Ampère este direcționată: A. Sus B. Jos C. Stânga D. Dreapta

13 În situația prezentată în figură, acțiunea forței Amperi este direcționată: A. Sus B. Jos C. Stânga D. Dreapta

14 În situația prezentată în figură, acțiunea forței Ampère este direcționată: A. Sus B. Jos C. Stânga D. Dreapta

15 Din figură, determinați cum sunt direcționate liniile magnetice ale câmpului magnetic de curent continuu A. În sensul acelor de ceasornic B. În sens invers acelor de ceasornic

16 Ce poli magnetici sunt reprezentați în figură? A. 1 nord, 2 sud B. 1 sud, 2 sud C. 1 sud, 2 nord D. 1 nord, 2 nord

17 Magnetul de oțel a fost rupt în trei bucăți. Capetele A și B vor fi magnetice? A. Nu vor B. Capătul A are un pol magnetic nord, C are unul sudic C. Capătul C are un pol magnetic nord, A are unul sudic

18 Din figură, determinați cum sunt direcționate liniile magnetice ale curentului continuu MP. A. În sensul acelor de ceasornic B. În sens invers acelor de ceasornic

19 Care dintre figuri arată corect poziția acului magnetic în câmpul magnetic al unui magnet permanent? A B C D

20 §§45,46. Exercițiul 35, 36. Teme:

Direcția curentă a regulii mâinii stângi

Dacă conductorul prin care trece curentul electric este introdus într-un câmp magnetic, atunci ca urmare a interacțiunii câmpului magnetic și conductorului cu curentul, conductorul se va deplasa într-o direcție sau alta.
Direcția de mișcare a conductorului depinde de direcția curentului în el și de direcția liniilor câmpului magnetic.

Să presupunem că în câmpul magnetic al unui magnet N S există un conductor situat perpendicular pe planul figurii; curentul curge prin conductor în direcția de la noi dincolo de planul figurii.

Curentul care curge din planul figurii către observator este notat în mod convențional cu un punct, iar curentul care curge dincolo de planul figurii de la observator este notat cu o cruce.

Mișcarea unui conductor cu curent într-un câmp magnetic
1 - câmpul magnetic al polilor și curentul conductorului,
2 este câmpul magnetic rezultat.

Întotdeauna tot ce lasă în imagini este indicat de o cruce,
și îndreptată către privitor – un punct.

Sub acțiunea unui curent în jurul conductorului, se formează propriul său câmp magnetic (Fig. 1 .
Aplicând regula gimletului, este ușor de verificat că în cazul pe care îl luăm în considerare, direcția liniilor magnetice ale acestui câmp coincide cu direcția mișcării în sensul acelor de ceasornic.

Când câmpul magnetic al magnetului și câmpul creat de curent interacționează, se formează câmpul magnetic rezultat, prezentat în Fig. 2 .
Densitatea liniilor magnetice ale câmpului rezultat de pe ambele părți ale conductorului este diferită. La dreapta conductorului, câmpurile magnetice, având aceeași direcție, se adună, iar la stânga, fiind îndreptate opus, se anulează parțial.

Prin urmare, asupra conductorului va acționa o forță, care este mai mare la dreapta și mai puțin la stânga. Sub acțiunea unei forțe mai mari, conductorul se va deplasa în direcția forței F.

Schimbarea direcției curentului în conductor va schimba direcția liniilor magnetice din jurul acestuia, în urma căreia se va schimba și direcția de mișcare a conductorului.

Pentru a determina direcția de mișcare a unui conductor într-un câmp magnetic, puteți utiliza regula mâinii stângi, care este formulată după cum urmează:

Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât liniile magnetice să străpungă palma, iar cele patru degete întinse indică direcția curentului în conductor, atunci degetul mare îndoit va indica direcția de mișcare a conductorului.

Forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic depinde atât de curentul din conductor, cât și de intensitatea câmpului magnetic.

Principala mărime care caracterizează intensitatea câmpului magnetic este inducția magnetică LA . Unitatea de măsură pentru inducția magnetică este tesla ( Tl=Vs/m2 ).

Inducția magnetică poate fi judecată după puterea câmpului magnetic pe un conductor purtător de curent plasat în acest câmp. Dacă conductorul este lung 1m si cu curent 1 A , situată perpendicular pe liniile magnetice într-un câmp magnetic uniform, în care acționează o forță 1 N (Newton), atunci inducția magnetică a unui astfel de câmp este egală cu 1 T (tesla).

Inducția magnetică este o mărime vectorială, direcția ei coincide cu direcția liniilor magnetice, iar în fiecare punct al câmpului vectorul de inducție magnetică este direcționat tangențial la linia magnetică.

Putere F , care acționează asupra unui conductor cu curent într-un câmp magnetic, este proporțională cu inducția magnetică LA , curent în conductor eu și lungimea conductorului l , adică
F=BIl .

Această formulă este adevărată numai dacă conductorul purtător de curent este situat perpendicular pe liniile magnetice ale unui câmp magnetic uniform.
Dacă un conductor cu curent se află într-un câmp magnetic sub orice unghi A în raport cu liniile magnetice, atunci forța este egală cu:
F=BIl sin a .
Dacă conductorul este plasat de-a lungul liniilor magnetice, atunci forța F devine zero deoarece a=0 .

(Detaliat și inteligibil în cursul video „În lumea electricității – ca pentru prima dată!”)

Acesta este un tip special de materie, prin care se realizează interacțiunea dintre particulele încărcate electric în mișcare.

Proprietățile unui câmp magnetic staționar

Permanent (sau staționar) Un câmp magnetic este un câmp magnetic care nu se modifică în timp.

1. Câmp magnetic creată particule și corpuri încărcate în mișcare, conductori cu curent, magneți permanenți.

2. Câmp magnetic valabil pe particule și corpuri încărcate în mișcare, pe conductori cu curent, pe magneți permanenți, pe un cadru cu curent.

3. Câmp magnetic vârtej, adică nu are sursa.

Forțe magnetice

Acestea sunt forțele cu care conductoarele purtătoare de curent acționează unul asupra celuilalt.

..................

Inductie magnetica

Aceasta este puterea caracteristică a câmpului magnetic.

Vectorul de inducție magnetică este întotdeauna direcționat în același mod în care un ac magnetic care se rotește liber este orientat într-un câmp magnetic.

Unitatea de măsură a inducției magnetice în sistemul SI:

Linii de inducție magnetică

Acestea sunt drepte, tangente la care în orice punct este vectorul inducției magnetice.

Câmp magnetic uniform- acesta este un câmp magnetic, în care în oricare dintre punctele sale vectorul de inducție magnetică este neschimbat ca mărime și direcție; observat între plăcile unui condensator plat, în interiorul unui solenoid (dacă diametrul acestuia este mult mai mic decât lungimea sa) sau în interiorul unui magnet de bară.

Câmp magnetic al unui conductor drept cu curent:

Direcția curentului în conductorul de pe noi este perpendiculară pe planul foii,

Direcția curentului în conductorul de la noi este perpendiculară pe planul foii.

Câmp magnetic solenoid:

Câmp magnetic al barei magnetice:

Similar cu câmpul magnetic al unui solenoid.

Proprietățile liniilor de inducție magnetică

Au direcție;
- continuu;
-închis (adică câmpul magnetic este vortex);
- nu se intersectează;
- după densitatea lor se apreciază mărimea inducţiei magnetice.

Direcția liniilor de inducție magnetică

Este determinată de regula gimlet sau de regula mâinii drepte.

Regula Gimlet (în principal pentru un conductor drept cu curent):

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

Regula pentru mâna dreaptă

(în principal pentru a determina direcția liniilor magnetice
în interiorul solenoidului):

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

Există și alte aplicații posibile ale regulilor pentru gimlet și mâna dreaptă.

Puterea amplificatorului

Aceasta este forța cu care un câmp magnetic acționează asupra unui conductor care poartă curent.

Modulul de forță Amperi este egal cu produsul dintre puterea curentului din conductor și modulul vectorului de inducție magnetică, lungimea conductorului și sinusul unghiului dintre vectorul de inducție magnetică și direcția curentului în conductor. .

Forța Amperi este maximă dacă vectorul de inducție magnetică este perpendicular pe conductor.

Dacă vectorul de inducție magnetică este paralel cu conductorul, atunci câmpul magnetic nu are efect asupra conductorului cu curent, adică. forța amperului este zero

Direcția forței amperului determinat de regula mana stanga:

Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât componenta vectorului de inducție magnetică perpendiculară pe conductor să intre în palmă și 4 degete întinse sunt îndreptate în direcția curentului, atunci degetul mare îndoit la 90 de grade va arăta direcția forței care acționează pe conductorul cu curent.

sau

Acțiunea unui câmp magnetic asupra unei bucle cu curent

Regula gimlet este o demonstrație simplificată cu o singură mână a înmulțirii corecte a doi vectori. Geometria cursului școlar implică faptul că elevii sunt conștienți de produsul scalar. În fizică, vectorul este adesea găsit.

Concept de vector

Credem că nu are sens să interpretăm regula gimlet în absența cunoașterii definiției vectorului. Este necesar să deschideți o sticlă - cunoașterea acțiunilor corecte va ajuta. Un vector este o abstractizare matematică care nu există cu adevărat, prezentând semnele indicate:

1. Un segment direcționat, indicat printr-o săgeată.
2. Punctul de plecare va fi punctul de acțiune al forței descrise de vector.
3. Lungimea vectorului este egală cu modulul de forță, câmp și alte mărimi descrise.

Ele nu afectează întotdeauna puterea. Câmpul este descris de vectori. Cel mai simplu exemplu arata elevilor profesori de fizica. Ne referim la linii de intensitate a câmpului magnetic. De-a lungul, vectorii sunt de obicei desenați de-a lungul unei tangente. În ilustrațiile acțiunii asupra unui conductor cu curent, veți vedea linii drepte.

regula gimlet

Cantitățile de vectori sunt adesea lipsite de un loc de aplicare, centrele de acțiune sunt alese prin acord. Momentul forței vine de la axa brațului. Necesar pentru a simplifica adăugarea. Să presupunem că pârghiile de lungimi diferite sunt afectate de forțe inegale aplicate brațelor cu o axă comună. Prin simpla adunare, scădere a momentelor găsim rezultatul.

Vectorii ajută la rezolvarea multor probleme de zi cu zi și, deși acţionează ca abstracţii matematice, acţionează în realitate. Pe baza unui număr de regularități, este posibil să se prezică comportamentul viitor al unui obiect împreună cu valorile scalare: dimensiunea populației, temperatura mediu inconjurator. Ecologiștii sunt interesați de direcții, viteza de zbor a păsărilor. Deplasarea este o mărime vectorială.

Regula gimlet ajută la găsirea produsului încrucișat al vectorilor. Aceasta nu este o tautologie. Doar că rezultatul acțiunii va fi și un vector. Regula gimlet descrie direcția spre care va indica săgeata. În ceea ce privește modulul, trebuie să aplicați formule. Regula gimlet este o abstractizare pur calitativă simplificată a unei operații matematice complexe.

Geometrie analitică în spațiu

Toată lumea știe problema: stând pe o parte a râului, determinați lățimea canalului. I se pare de neînțeles minții, poate fi rezolvată într-o clipă folosind metodele celei mai simple geometrii pe care o studiază școlarii. Să facem câțiva pași simpli:

1. Marcați pe malul opus un reper proeminent, un punct imaginar: un trunchi de copac, gura unui pârâu care se varsă într-un pârâu.
2. La un unghi drept față de linia malului opus, faceți o crestătură pe această parte a canalului.
3. Găsiți un loc din care reperul să fie vizibil la un unghi de 45 de grade față de țărm.
4. Lățimea râului este egală cu distanța punctului final de la crestătură.

Determinarea lățimii unui râu folosind metoda similarității triunghiului

Folosim tangenta unui unghi. Nu trebuie să fie 45 de grade. Este nevoie de o precizie mai mare - este mai bine să luați un unghi ascuțit. Doar că tangenta de 45 de grade este egală cu unu, soluția problemei este simplificată.

În mod similar, este posibil să găsiți răspunsuri la întrebări arzătoare. Chiar și în microcosmos controlat de electroni. Un lucru poate fi spus fără echivoc: pentru neinițiați, regula gimlet, produsul vectorial al vectorilor, pare plictisitoare, plictisitoare. Un instrument la îndemână care ajută la înțelegerea multor procese. Cei mai mulți vor fi interesați de principiul funcționării unui motor electric (indiferent de design). Poate fi explicat cu ușurință folosind regula mâinii stângi.

În multe ramuri ale științei, două reguli merg una lângă alta: mâna stângă, mâna dreaptă. Un produs vectorial poate fi descris uneori într-un fel sau altul. Sună vag, să luăm imediat în considerare un exemplu:

• Să presupunem că un electron se mișcă. O particulă încărcată negativ călătorește printr-un câmp magnetic constant. Evident, traiectoria va fi curbată datorită forței Lorentz. scepticii vor argumenta că, potrivit unor oameni de știință, electronul nu este o particulă, ci mai degrabă o suprapunere de câmpuri. Dar principiul incertitudinii Heisenberg va fi luat în considerare altă dată. Deci electronul se mișcă:

După ce a poziționat mâna dreaptă astfel încât vectorul câmpului magnetic să intre în palmă perpendicular, degetele întinse au indicat direcția zborului particulelor, degetul mare îndoit la 90 de grade în lateral s-ar întinde în direcția forței. Regula mâinii drepte, care este o altă expresie a regulii gimlet. Cuvinte-sinonime. Sună diferit, dar de fapt este același.

• Iată o frază Wikipedia care miroase a ciudățenie. Când este reflectat într-o oglindă, triplul drept al vectorilor devine stânga, atunci trebuie să aplicați regula mâinii stângi în loc de dreapta. Un electron a zburat într-o direcție, conform metodelor adoptate în fizică, curentul se mișcă în sens opus. Ca și cum ar fi reflectat într-o oglindă, deci forța Lorentz este deja determinată de regula mâinii stângi:

Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât vectorul câmpului magnetic să intre în palmă perpendicular, degetele întinse indică direcția fluxului de curent electric, degetul mare îndoit la 90 de grade în lateral se va întinde, indicând vectorul forței.

Vezi tu, situațiile sunt asemănătoare, regulile sunt simple. Cum să-ți amintești pe care să o folosești? Principiul principal de incertitudine al fizicii. Produsul încrucișat este calculat în multe cazuri și se aplică o singură regulă.

Ce regulă să se aplice

Sinonime: mâna, șurubul, brațul

Mai întâi, să analizăm cuvintele sinonime, mulți au început să se întrebe: dacă aici narațiunea ar trebui să atingă brațul, de ce textul atinge constant mâinile. Să introducem conceptul de triplu drept, sistem corect coordonate. Total, 5 cuvinte-sinonime.

A fost necesar să se afle produsul încrucișat al vectorilor, s-a dovedit: ei nu îl trec la școală. Să clarificăm situația pentru studenții curioși.

Sistemul de coordonate carteziene

Programele școlii de pe tablă sunt incluse Sistemul cartezian coordonatele X-Y. Axa orizontală (partea pozitivă) este îndreptată spre dreapta - sperăm că cea verticală - arată în sus. Facem un pas, obținem cei trei potriviti. Imaginați-vă: axa Z arată de la origine la clasă. Acum elevii cunosc definiția triplul corect al vectorilor.

Wikipedia spune: este permis să luați triple la stânga, cele drepte, când se calculează produsul încrucișat, nu sunt de acord. Usmanov este categoric în acest sens. Cu permisiunea lui Alexander Evgenievich, dăm o definiție exactă: un produs vectorial al vectorilor este un vector care îndeplinește trei condiții:

1. Modulul produsului este egal cu produsul modulelor vectorilor originali cu sinusul unghiului dintre ei.
2. Vectorul rezultat este perpendicular pe cei originali (impreuna formeaza un plan).
3. Trioul de vectori (în ordinea în care sunt menționați de context) este în dreapta.

Le știm pe cele trei potrivite. Deci, dacă axa x este primul vector, y este al doilea, z va fi rezultatul. De ce se numește cei trei potriviti? Aparent, este conectat cu șuruburi, brațe. Dacă răsuciți un braț imaginar de-a lungul celei mai scurte traiectorii a primului vector-al doilea vector, mișcarea de translație a axei sculei de tăiere va avea loc în direcția vectorului rezultat:

1. Regula gimlet se aplică produsului a doi vectori.
2. Regula gimlet indică calitativ direcția vectorului rezultat al acestei acțiuni. Cantitativ, lungimea se găsește prin expresia menționată (produsul modulelor vectorilor cu sinusul unghiului dintre ei).

Acum toată lumea înțelege: forța Lorentz se găsește conform regulii unui gimlet cu fir stânga. Vectorii sunt colectați de cei trei din stânga, dacă sunt reciproc ortogonali (perpendiculari unul pe celălalt), se formează sistemul de coordonate din stânga. Pe o tablă albă, axa z ar indica în direcția vizuală (departe de public și în afara peretelui).

Trucuri simple pentru a vă aminti regulile gimletului

Oamenii uită că forța Lorentz este mai ușor de determinat cu regula gimlet pentru stângaci. Oricine vrea să înțeleagă principiul de funcționare a unui motor electric ar trebui, ca două sau două, să facă clic pe piulițe similare. În funcție de proiectare, numărul bobinelor rotorului poate fi semnificativ, sau circuitul degenerează, devenind o cușcă de veveriță. Căutătorii de cunoaștere sunt ajutați de regula Lorentz, care descrie câmpul magnetic în care se mișcă conductorii de cupru.

Să ne amintim, să ne imaginăm fizica procesului. Să presupunem că un electron se mișcă într-un câmp. Regula mâinii drepte este folosită pentru a găsi direcția forței. Se dovedește că particula poartă o sarcină negativă. Direcția forței asupra conductorului este regula mâinii stângi, amintim: fizicienii au luat complet din resursele din stânga că curentul electric curge în direcția opusă celei de unde au mers electronii. Și acest lucru este greșit. Deci trebuie aplicată regula mâinii stângi.

Nu trebuie să mergi întotdeauna atât de departe. S-ar părea că regulile sunt mai confuze, dar nu chiar așa. Regula mâinii drepte este adesea folosită pentru a calcula viteza unghiulară, care este produsul geometric al accelerației cu raza: V = ω x r. Memoria vizuală va ajuta foarte mult:

1. Vectorul rază al traseului circular este îndreptat de la centru către cerc.
2. Dacă vectorul de accelerație este îndreptat în sus, corpul se mișcă în sens invers acelor de ceasornic.

Uite, regula mâinii drepte funcționează din nou aici: dacă poziționezi palma astfel încât vectorul de accelerație să intre perpendicular pe palmă, întinde degetele în direcția razei, degetul mare îndoit la 90 de grade va indica direcția obiectului. . Este suficient să desenezi pe hârtie o dată, amintindu-ți cel puțin jumătate din viața ta. Poza este cu adevărat simplă. Mai mult, într-o lecție de fizică, nu va trebui să înțelegi o întrebare simplă - direcția vectorului de accelerație unghiulară.

Momentul forței este definit în același mod. Iese perpendicular de pe axa umărului, coincide cu direcția accelerației unghiulare din figura descrisă mai sus. Mulți se vor întreba: de ce este necesar? De ce nu este momentul forței scalar? De ce direcție? LA sisteme complexe interacțiunile sunt greu de urmărit. Dacă există multe axe, forțe, adunarea vectorială a momentelor ajută. Calculele pot fi foarte simplificate.