Першим, хто сформулював правило буравчика, був Петро Буравчик. Це правило дуже зручне, якщо потрібно визначити таку характеристику магнітного поляяк спрямованість.

Правило свердла можна задіяти тільки в тому випадку, якщо магнітне поле розташоване прямолінійно по відношенню до провідника зі струмом.

Правило буравчика свідчить, що спрямованість магнітного поля збігатиметься зі спрямованістю рукоятки самого буравчика, якщо буравчик з правою нарізкою вкручується в напрямку струму.

Застосування цього правила можливе і в соленоїді. Тоді правило буравчика звучить так: великий відстовбурчений палець правої рукивкаже напрямок ліній магнітної індукції, якщо охопити соленоїд так, щоб пальці вказували на напрямок струму у витках.

Соленоїд - є котушкою з щільно намотаними витками. Обов'язкова умова - довжина котушки має бути значно більшою, ніж діаметр.

Правило правої руки є зворотним до правила свердловику, але з більш зручним і зрозумілим формулюванням через що використовується набагато частіше.

Правило правої руки звучить так - обхопіть досліджуваний елемент правою рукою так, щоб пальці стисненого кулака вказували напрямок, у такому разі при поступальному русі за напрямком магнітних ліній великий відігнутий на 90 градусів щодо долоні палець вкаже напрямок струму.

Якщо в задачі описаний провідник, що рухається, то правило правої руки сформулюється так: розташуйте руку так, щоб силові лінії поля перпендикулярно входили в долоню, а великий палець руки, витягнутий перпендикулярно, повинен вказувати напрям руху провідника, тоді відстовбурчені чотири пальця, що залишилися, будуть направлені так само як і індукційний струм.

Правило лівої руки

Розташуйте ліву долоню так, щоб чотири пальці вказували напрямок електричного струмуу провіднику, при цьому лінії індукції повинні входити в долоню під кутом 90 градусів, тоді відігнутий великий палець вкаже напрямок сили, що діє на провідник.

Найчастіше це правило використовують для визначення напрямку, яким буде відхилятися провідник. Мається на увазі ситуація, коли провідник мають між двома магнітами і пускають по ньому струм.

Випишіть із підручника закон Біо-Савара-Лапласа. Даний закон дозволяє розраховувати величину та напрямок вектора магнітної індукції у будь-якому загальному випадку. Основою розрахунку магнітного поля за цим правилом є струми, що створюють це поле. Причому довжини ділянок, якими тече струм, можна робити як завгодно малими аж до елементарних значеньзбільшуючи таким чином точність розрахунку.

Відео на тему

Правило правого гвинта використовується в термінології одного з розділів фізики, що вивчає електромагнітні явища. Це правило застосовують визначення напрями магнітного поля.

Вам знадобиться

• Підручник з фізики, олівець, аркуш паперу.

Інструкція

Прочитайте у підручнику з восьмого класу те, як звучить правила правого гвинта. Дане правило інакше ще називають правилом свердла або правилом правої руки, що говорить про його смисловий характер. Отже, одне з формулювань правила правого гвинта говорить, що для того, щоб зрозуміти, як спрямоване магнітне поле, розташоване навколо провідника зі струмом, необхідно уявити, що поступальний рух деякого гвинта, що обертається, збігається з напрямком струму в провіднику. Напрямок обертання головки гвинта в цьому випадку має вказати на напрямок магнітного поля прямого провідника зі струмом.

Зверніть увагу, що формулювання та розуміння цього правила стають більш зрозумілими, якщо уявити замість гвинта свердловин. Тоді за напрямок магнітного поля приймається напрямок обертання рукоятки свердловина.

Згадайте, соленоїд. Як відомо, він є котушкою індуктивності, намотаною на магнітний сердечник. Котушка підключається до джерела струму, у результаті всередині неї утворюється рівномірне магнітне поле певного напрямку.

Намалюйте на аркуші паперу схематично соленоїд із боку його торця. Фактично, ви отримаєте зображення кола. Вкажіть на колі, що представляє витки котушки, напрямок струму у провіднику у вигляді стрілки (за годинниковою стрілкою). Тепер залишається зрозуміти у напрямку струму, куди спрямовані лінії магнітного поля. В даному випадку вони можуть бути спрямовані або від вас або до вас.

Уявіть, що ви закручуєте якийсь шуруп або гвинт, обертаючи його у напрямку руху струму в соленоїді. Поступальний рух шурупа показує напрямок магнітного поля всередині соленоїда. Якщо напрямок струму за годинниковою стрілкою, то вектор індукції магнітного поля спрямований від вас.

Магнітне поле та його графічне зображенняПравило буравчика
Напрямок ліній
магнітного поля струму пов'язано з
напрямом струму у провіднику.
Правило буравчика
якщо напрям
поступального руху
буравчика збігається з
напрямом струму в
провіднику, то напрям
обертання ручки буравчика
збігається з напрямком
ліній магнітного поля струму
За допомогою правила буравчика
за напрямом струму можна
визначити напрямків ліній
магнітного поля, створюваного цим
струмом, а за напрямком ліній
магнітного поля –
напрямок струму, що створює
це поле.

Неоднорідне та однорідне магнітне поле

Провідник із струмом розташований

1.Напрям електричного струму від нас
(У площину листа)
Лінії магнітного
поля будуть
направлені по
годинникова стрілка

Правило буравчика

Провідник із струмом розташований
перпендикулярно площині листа:
2.Напрям електричного струму на нас
(З площини листа)
Лінії магнітного
поля будуть
спрямовані проти
годинникова стрілка

Провідник зі струмом розташований перпендикулярно до площини листа: 1.Напрямок електричного струму від нас (у площину листа) Відповідно до прав

Правило правої руки
Для визначення
напрямки ліній магнітного
поля соленоїда зручніше
користуватися іншим правилом,
яке іноді називають
правилом правої руки.
якщо охопити соленоїд
долонею правої руки,
направивши чотири пальці по
напрямку струму в витках,
то відставлений великий
палець покаже напрямок
ліній магнітного поля
всередині соленоїда.

Провідник зі струмом розташований перпендикулярно площині листа: 2.Напрям електричного струму на нас (з площини листа)

Соленоїд, як і магніт, має полюси:
той кінець соленоїда, з якого магнітні лінії
виходять, називається північним полюсом, А той, в
який входять – південним.
Знаючи напрями струму в соленоїді,
правилу правої руки можна визначити
напрямок магнітних ліній усередині нього, а
отже, та її магнітні полюси і навпаки.
Правило правої руки можна застосовувати і для
визначення напряму ліній магнітного поля
в центрі одиночного витка
зі струмом.

Правило правої руки

для
провідника зі струмом
Якщо праву руку
розташувати так,
щоб великий палець
був направлений
току, то інші
чотири пальці
покажуть напрямок
лінії магнітної
індукції

1. Магнітне поле створюється…
2. Що показує картина магнітних ліній?
3.Дайте характеристику однорідного магнітного поля.
Виконати креслення.
4. Дайте характеристику неоднорідного магнітного
поля. Виконати креслення.
5.Зобразіть однорідне магнітне поле в
Залежно від напрямку магнітних ліній.
Поясніть.
6. Поясніть принцип дії правила свердла.
7.Вкажіть два випадки залежності напряму
магнітних ліній від напрямку електричного струму
8. Яким правилом слід скористатися для
визначення напряму магнітних ліній
соленоїда. У чому полягає?
9. Як визначити полюси соленоїда?

Правило правої руки для провідника зі струмом

Виявлення магнітного поля
за його дією на
електричний струм.
Правило лівої руки.

1. Магнітне поле створюється ... 2. Що показує картина магнітних ліній? 3.Дайте характеристику однорідного магнітного поля. Виконати межі

На будь-який провідник зі струмом,
поміщений у магнітне поле та
не збігається з його
магнітними лініями, це поле
діє з деякою силою.

Виявлення магнітного поля щодо його дії на електричний струм. Правило лівої руки.

Висновки:
Магнітне поле створюється електричним
струмом і виявляється за його дією
на електричний струм.
Напрямок струму в провіднику,
напрямок ліній магнітного поля та
напрям сили, що діє на
провідник, пов'язані між собою.

На будь-який провідник зі струмом, поміщений в магнітне поле і не збігається з його магнітними лініями, це поле діє з деякою силою.

Правило лівої руки
Напрям сили,
що діє на провідник з
струмом у магнітному полі, можна
визначити, користуючись
правилом лівої руки.
Якщо ліву руку розташувати
так, щоб лінії магнітного
поля входили у долоню
перпендикулярно до неї, а чотири
пальця були направлені по
струму. Щось відставлений на 900
великий палець покаже
напрямок чинної
на провідник сили.

Висновки:

За напрямок струму у зовнішній
ланцюга прийнято напрям від «+»
до «-», тобто. проти напрямку
руху електронів у ланцюзі

Правило лівої руки

Визначення сили Ампера
Якщо ліву руку розташувати
так, щоб вектор магнітної
індукції входив у долоню, а
витягнуті пальці були
спрямовані вздовж струму, то
відведений великий палець
вкаже напрямок дії
сили Ампера на провідник з
струмом.

За напрям струму у зовнішньому ланцюзі прийнято напрям від «+» до «–», тобто. проти напрямку руху електронів у ланцюги

Правило лівої руки можна застосовувати
для визначення напрямку сили, з
якої магнітне поле діє на
окремо взяті рухомі
заряджені частинки.

Визначення сили Ампера

Сила, що діє на заряд
Якщо ліву руку
розташувати так, щоб лінії
магнітного поля входили в
долоня перпендикулярна до неї,
а чотири пальці були
спрямовані за рухом
позитивно зарядженої
частинки (або проти руху
негативно зарядженої), то
відставлений на 900 великий
палець покаже напрямок
чинної на частку сили
Лоренця.

Правило лівої руки можна застосовувати для визначення напрямку сили, з якою магнітне поле діє на окремо взяті рухомі зар

Користуючись правилом лівої руки
можна визначити напрямок
струму, напрямок магнітних
ліній, знак заряду, що рухається
частки.

Сила, що діє на заряд

Випадок коли сила дії
магнітного поля на провідник з
струмом або рухомою
заряджену частинку F=0

Користуючись правилом лівої руки можна визначити напрямок струму, напрямок магнітних ліній, знак заряду частинки, що рухається.

Розв'яжи задачу:

Випадок коли сила дії магнітного поля на провідник зі струмом або заряджену частинку, що рухається F=0

Розв'яжи задачу:

Негативно заряджена частка,
що рухається зі швидкістю v магнітному
поле. Зробіть такий самий малюнок у
зошити та вкажіть стрілочкою
напрям сили, з якою поле
діє частинку.
Магнітне поле діє із силою F на
частинку, що рухається зі швидкістю v.
Визначте знак заряду частки.

За допомогою правил лівої та правої руки з легкістю можна знайти та визначити напрями струму, магнітних ліній, а також інших фізичних величин.

Правило буравчика та правої руки

Правило свердла вперше було сформульовано відомим фізикомПетром Буравчиком. Його зручно використовувати, щоб визначити спрямованість напруженості. Отже, формулювання правила таке: у разі коли свердловин, що рухається поступально, вкручується у напрямку електричного струму, спрямованість рукоятки самого свердловина повинна збігтися з спрямованістю магнітного поля. Дане правило можна застосувати з соленоїдом: охоплюємо соленоїд, пальці повинні показувати туди ж, куди і струм, тобто показати шлях струму у витках, далі відстовбурчуємо великий палець правої руки, він і вказує на потрібний шлях ліній магнітної індукції.

Правило правої руки використовують за статистикою набагато частіше правила буравчика, від частини з-за більш зрозумілого формулювання, воно говорить: охоплюємо предмет правою рукою, при цьому стислі пальці кулака повинні показувати напрямок магнітних ліній, а відстовбурчений приблизно на 90 градусів великий палець повинен показати напрямок електричний струм. Якщо присутній провідник, що рухається: руку слід розвернути таким чином, щоб силові лінії даного поля були перпендикулярні долоні (90 градусів), відстовбурчений великий палець повинен показати на шлях руху провідника, тоді 4 загнутих пальця вкажуть на шлях індукційного струму.

Правило лівої руки

У правила лівої руки є два формулювання. Перше формулювання свідчить: слід розмістити руку, щоб залишилися загнуті пальці руки вказували на шлях електричного струму в даному провіднику, лінії індукції повинні бути перпендикулярні долоні, а великий палець лівої руки, що виставлений, вказує на силу, що впливає на даний провідник. Наступне формулювання свідчить: чотири зігнутих пальця руки, крім великого розташовуються саме по руху негативно заряджених або позитивно заряджених електричного струму, а лінії індукції при цьому повинні перпендикулярно (90 градусів) прямувати в долоню, у цьому випадку виставлений великий в даному випадку повинен показати протягом сили Ампера або сили Лоренца.

Bта багатьох інших, а також для визначення напрямку таких векторів, які визначаються через аксіальні, наприклад, напрямок індукційного струму при заданому векторі магнітної індукції.

• Для багатьох із цих випадків крім загального формулювання, що дозволяє визначати напрямок векторного твору або орієнтацію базису взагалі, є спеціальні формулювання правила, особливо добре пристосовані до кожної конкретної ситуації (але набагато менш загальні).

В принципі, як правило, вибір одного з двох можливих напрямів аксіального вектора вважається суто умовним, проте він повинен відбуватися завжди однаково, щоб у кінцевому результаті обчислень не виявився переплутаний знак. Для цього і служать правила, що становлять предмет цієї статті (вони дозволяють завжди дотримуватися одного і того ж вибору).

Загальне (головне) правило

Головне правило, яке може використовуватися і у варіанті правила свердла (гвинта) і у варіанті правила правої руки - це правило вибору напрямку для базисів і векторного твору (або навіть для чогось одного з двох, тому що одне прямо визначається через інше). Головним воно є тому, що в принципі його достатньо для використання у всіх випадках замість решти всіх правил, якщо тільки знати порядок співмножників у відповідних формулах.

Вибір правила для визначення позитивного напрямку векторного твору та для позитивного базису(Системи координат) у тривимірному просторі – тісно взаємопов'язані.

Ліва (на малюнку зліва) та права (праворуч) декартові системикоординат (лівий та правий базиси). Прийнято вважати позитивним і використовувати за умовчанням правий (це загальноприйнята угода; але якщо особливі причини змушують відійти від даної угоди - це повинно обумовлюватися явно)

Обидва ці правила в принципі чисто умовні, однак прийнято (принаймні, якщо зворотне явно не обумовлено) вважати, і це загальноприйнята угода, що є позитивною правий базиса векторний твір визначається так, що для позитивного ортонормованого базису e → x , e → y , e → z (\displaystyle (\vec (e))_(x),(\vec (e))_(y),(\vec (e))_(z))(бази прямокутних декартових координатз одиничним масштабом за всіма осями, що складається з одиничних векторів по всіх осях) виконується наступне:

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

де косим хрестом позначено операцію векторного множення.

За умовчанням загальноприйнято використовувати позитивні (і таким чином праві) базиси. Ліві базиси в принципі прийнято використовувати в основному коли використовувати правий дуже незручно або взагалі неможливо (наприклад, якщо у нас правий базис відображається в дзеркалі, то відображення є лівим базисом, і з цим нічого не вдієш).

Тому правило для векторного твору та правило для вибору (побудови) позитивного базису взаємно узгоджені.

Вони можуть бути сформульовані так:

Для векторного твору

Правило свердла (гвинта) для векторного твору: Якщо намалювати вектори так, щоб їх початки збігалися і обертати перший вектор-співмножник найкоротшим чином до другого вектора-співмножника, то свердлик (гвинт), що обертається таким же чином, буде загвинчуватися в напрямку вектора-твору.

Варіант правило буравчика (гвинта) для векторного твору через годинникову стрілку: Якщо намалювати вектори так, щоб їх початки збігалися і обертати перший вектор-співмножник якнайшвидше до другого вектора-співмножника і дивитися з того боку, щоб це обертання було для нас за годинниковою стрілкою, вектор-твор буде спрямований від нас (загвинчуватися вглиб годин ).

Правило правої руки для векторного твору (перший варіант):

Якщо намалювати вектори так, щоб їх початку збігалися і обертати перший вектор-співмножник найкоротшим чином до другого вектора-співмножника, а чотири пальці правої руки показували напрям обертання (як би охоплюючи циліндр, що обертається), то відстовбурчений великий палець покаже напрям вектора-твору.

Правило правої руки для векторного твору (другий варіант):

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

Якщо намалювати вектори так, щоб їх початку збігалися і перший (великий) палець правої руки направити вздовж першого вектора-множника, другий (вказівний) - вздовж другого вектора-множника, то третій (середній) покаже (приблизно) напрямок вектора-твору (див. .Малюнок).

Стосовно електродинаміки по великому пальцю направляють струм (I), вектор магнітної індукції (B) направляють по вказівному, а сила (F) буде спрямована середньому пальцю. Мнемонічно правило легко запам'ятати по абревіатурі FBI (сила, індукція, струм або Федеральне Бюро Розслідувань (ФБР) у перекладі з англійської) та положенню пальців руки, що нагадує пістолет.

Для базисів

Всі ці правила можуть бути, звісно, ​​переписані визначення орієнтації базисів. Перепишемо лише два з них: Правило правої руки для базису:

x, y, z - права системакоординат.

Якщо у базисі e x , e y , e z (\displaystyle e_(x),e_(y),e_(z))(що складається з векторів уздовж осей x, y, z) перший (великий) палець правої руки направити вздовж першого базисного вектора (тобто осі x), другий (вказівний) - уздовж другого (тобто по осі y), а третій (середній) виявиться спрямованим (приблизно) у напрямку третього (по z), то це правий базис(як виявилося малюнку).

Правило буравчика (гвинта) для базису: Якщо обертати буравчик і вектори так, щоб перший базисний вектор якнайшвидше прагнув другого, то буравчик (гвинт) буде загвинчуватися в напрямку третього базисного вектора, якщо це правий базис.

• Все це, звичайно, відповідає розширенню звичайного правила вибору напряму координат на площині (х – вправо, у – вгору, z – на нас). Останнє може бути ще одним мнемонічним правилом, в принципі здатним замінити правило буравчика, правої руки і т.д. , Орієнтацію якого ми хочемо визначити, а він може бути розгорнутий як завгодно).

Формулювання правила свердла (гвинта) або правила правої руки для спеціальних випадків

Вище згадувалося у тому, що всі різноманітні формулювання правила буравчика (гвинта) чи правила правої руки (та інші подібні правила), зокрема всі згадувані нижче, є необхідні. Їх не обов'язково знати, якщо знаєш (хоча б у якомусь одному з варіантів) загальне правило, описане вище і знаєш порядок співмножників у формулах, що містять векторний твір.

Однак багато з описаних нижче правил добре пристосовані до спеціальних випадків їх застосування і тому можуть бути дуже зручні та легкі для швидкого визначення напрямку векторів у цих випадках.

Правило правої руки або свердла (гвинта) для механічного обертання швидкості

Правило правої руки або свердла (гвинта) для кутової швидкості

Правило правої руки або свердла (гвинта) для моменту сил

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

(де F → i (\displaystyle (\vec (F))_(i))- сила, прикладена до i-ой точці тіла, r → i (\displaystyle (\vec(r))_(i))- радіус-вектор, × (\displaystyle \times)- знак векторного множення),

правила теж загалом аналогічні, проте сформулюємо їх явно.

Правило свердла (гвинта):Якщо обертати гвинт (буравчик) у тому напрямі, у якому сили прагнуть повернути тіло, гвинт буде загвинчуватися (чи вигвинчуватися) у бік, куди спрямований момент цих сил.

Правило правої руки:Якщо уявити, що ми взяли тіло в праву руку і намагаємося його повернути в напрямку, куди вказують чотири пальці (сили, які намагаються повернути тіло спрямовані у напрямку цих пальців), то відстовбурчений великий палець покаже в той бік, куди спрямований момент, що обертає (момент цих сил).

Правило правої руки та буравчика (гвинта) у магнітостатиці та електродинаміці

Для магнітної індукції (закону Біо – Савара)

Правило буравчика (гвинта): Якщо напрямок поступального руху буравчика (гвинта) збігається з напрямком струму у провіднику, то напрям обертання ручки буравчика збігається з напрямком вектора магнітної індукції поля, створюваного цим струмом.

Правило правої руки: Якщо обхопити провідник правою рукою так, щоб відстовбурчений великий палець вказував напрям струму, то інші пальці покажуть напрямок провідників ліній, що обгинають, магнітної індукції поля, створюваного цим струмом, а значить і напрям вектора магнітної індукції , спрямованого скрізь по дотичній до цих ліній.

Для соленоїдавоно формулюється так: Якщо охопити соленоїд долонею правої руки так, щоб чотири пальці були спрямовані вздовж струму у витках, то відставлений великий палець покаже напрямок ліній магнітного поля всередині соленоїда.

Для струму в провіднику, що рухається в магнітному полі

Правило правої руки: Якщо долоню правої руки розташувати так, щоб до неї входили силові лінії магнітного поля, а відігнутий великий палець направити рухом провідника, то чотири витягнуті пальці вкажуть напрямок індукційного струму .

Це особливий вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками, що рухаються.

Властивості стаціонарного магнітного поля

Постійне (або стаціонарне)магнітне поле - це магнітне поле, що незмінюється в часі.

1. Магнітне поле створюєтьсязарядженими частинками і тілами, що рухаються, провідниками зі струмом, постійними магнітами.

2. Магнітне поле дієна заряджені частинки і тіла, що рухаються, на провідники зі струмом, на постійні магніти, на рамку зі струмом.

3. Магнітне поле вихрове, тобто. немає джерела.

Магнітні сили

Це сили, з якими провідники зі струмом діють одна на одну.

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

Магнітна індукція

Це силова характеристика магнітного поля.

Вектор магнітної індукції спрямований завжди так, як зорієнтована магнітна стрілка, що вільно обертається, в магнітному полі.

Одиниця виміру магнітної індукції в системі СІ:

Лінії магнітної індукції

Це лінії, що стосуються якої у будь-якій її точці є вектор магнітної індукції.

Однорідне магнітне поле- це магнітне поле, у якого в будь-якій його точці вектор магнітної індукції незмінний за величиною та напрямом; спостерігається між пластинами плоского конденсатора, всередині соленоїда (якщо його діаметр набагато менше його довжини) або всередині смугового магніту.

Магнітне поле прямого провідника зі струмом:

Напрямок струму в провіднику на нас перпендикулярно площині листа,

Напрямок струму в провіднику від нас перпендикулярно до площини листа.

Магнітне поле соленоїда:

Магнітне поле смугового магніту:

Аналогічно магнітному полю соленоїда.

Властивості ліній магнітної індукції

Мають напрямок;
- безперервні;
-замкнуті (тобто магнітне поле є вихровим);
- не перетинаються;
- за їхньою густотою судять про величину магнітної індукції.

Напрямок ліній магнітної індукції

Визначається за правилом свердла або за правилом правої руки.

Правило свердла (в основному для прямого провідника зі струмом):

Якщо напрямок поступального руху буравчика збігається з напрямком струму у провіднику, то напрямок обертання ручки буравчика збігається з напрямком ліній магнітного поля струму.

Правило правої руки

(в основному для визначення напряму магнітних ліній
всередині соленоїда):

Якщо охопити соленоїд долонею правої руки так, щоб чотири пальці були спрямовані вздовж струму у витках, відставлений великий палець покаже напрямок ліній магнітного поля всередині соленоїда.

Існують інші можливі варіантизастосування правил свердла та правої руки.

Сила Ампера

Це сила, з якою магнітне поле діє провідник зі струмом.

Модуль сили Ампера дорівнює творусили струму у провіднику на модуль вектора магнітної індуції, довжину провідника та синус кута між вектором магнітної індукції та напрямком струму у провіднику.

Сила Ампера максимальна, якщо вектор магнітної індукції перпендикулярний до провідника.

Якщо вектор магнітної індукції паралельний провіднику, то магнітне полі не має жодного на провідник зі струмом, тобто. сила Ампера дорівнює нулю

Напрямок сили Амперавизначається за правилу лівої руки:

Якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна провіднику складова вектора магнітної індукції входила в долоню, а 4 витягнуті пальці були направлені у напрямку струму, то відігнутий на 90 градусів великий палець покаже напрям сили, що діє на провідник зі струмом.

або

Дія магнітного поля на рамку зі струмом