Несущие в себе взаимосвязанные электрическую и магнитную энергии. В пространстве они расположены перпендикулярно друг к другу.
Основными характеристиками электромагнитного поля являются:
напряженность электрического поля, обозначаемая индексом «Н»;
магнитная индукция «В» (или напряженность магнитного поля);
электромагнитный потенциал.
При прохождении электрического тока вокруг проводника формируется . Его напряженность (магнитная индукция) зависит от величины и направления тока. С помощью мнемонического правила буравчика определяют взаимную зависимость и направление движения тока и магнитной индукции.
Направление вращения буравчика
У мирового промышленного производства сложилась традиция массово использовать резьбу с правосторонним направлением навивки. Ее нарезают на винтах, болтах, шурупах, бурах.
При вращении головки крепежного элемента по направлению движения часовой стрелки, которое повторяет перемещения Солнца на небосклоне, происходит завинчивание. Для того чтобы разобрать соединение, необходимо вращать головку в противоположную сторону.
Используемое электротехникой и векторной алгеброй «Правило буравчика» предполагает именно такую ориентацию резьбы. Ее нельзя путать с левосторонней навивкой, используемой, например, газовой промышленностью либо отдельными случаями крепления элементов в машиностроении.
Применение правила
На рисунке ниже показано расположение проводника с током, буравчика и магнитных силовых линий.
1. Определение направления магнитной индукции по вектору тока
Если параллельно проводнику мысленно приложить буравчик таким образом, чтобы его поступательное перемещение при вращении за рукоятку совпадало с движением тока «I» в проводнике, то ручка буравчика покажет ориентацию силовых линий магнитной индукции «В».
2. Определение направления тока по вектору магнитной индукции
Если известна ориентация магнитной индукции, образованной от тока, проходящего в кольцевом проводнике, то надо расположить буравчик таким образом, чтобы его поступательное движение совпадало с этим вектором В. Тогда вращение рукоятки укажет на направление тока внутри проводника.
Правило правой руки
Эти же соотношения между током и магнитной индукцией можно определить другим способом.
Четырьмя пальцами на правой руке обхватывают проводник. При этом большой оттопыренный палец должен указывать направление тока. Тогда остальные пальцы (от указательного до мизинца) укажут на ориентацию магнитной индукции.
С момента создания электричества было проделано много научной работы в физике по изучению его характеристик, особенностей и влияния на окружающую среду. Правило буравчика внесло свой значимый след в изучение магнитного поля, закон правой руки для цилиндрической обмотки провода позволяет глубже понять процессы, проходящие в соленоиде, а правило левой руки характеризует силы, влияющие на проводник с током. Благодаря правой и левой руке, а также мнемоническим приемам можно с легкостью эти закономерности изучить и понять.
Принцип буравчика
Достаточно долгое время магнитные и электрические характеристики поля изучались физикой раздельно. Однако в 1820 году совершенно случайно датский ученый Ханс Христиан Эрстед обнаружил магнитные свойства провода с электричеством во время проведения лекции по физике в университете. Также была обнаружена зависимость ориентации магнитной стрелки от направления протекания тока в проводнике.
Проведенный опыт доказывает наличие поля с магнитными характеристиками вокруг провода с током, на которое реагирует намагниченная стрелка или компас. Ориентация протекания «переменки» заставляет поворачиваться стрелку компаса в противоположные стороны, сама стрелка расположена по касательной электромагнитного поля.
Для выявления ориентации электромагнитных потоков применяют правило буравчика, или закон правого винта, которое гласит, что, ввинчивая шуруп по курсу протекания электротока в шунте, путь верчения рукоятки задаст ориентацию ЭМ потоков фона «переменки».
Также возможно использовать правило Максвелла правой руки: когда отодвинутый палец правой руки ориентируется по курсу протекания электричества, то остальные сжатые пальцы покажут ориентацию электромагнитной области.
Пользуясь этими двумя принципами, будет получен одинаковый эффект, используемый для определения электромагнитных потоков.
Закон правой руки для соленоида
Рассмотренный принцип винта или закономерность Максвелла для правой руки применим для прямолинейного провода с током. Однако в электротехнике встречаются устройства, у которых проводник расположен не прямолинейно, и для него закон винта не применим. В первую очередь, это касается катушек индуктивности и соленоидов. Соленоид, как разновидность катушки индуктивности, представляет собой цилиндрическую обмотку провода, длина которого во много раз больше диаметра соленоида. Дроссель индуктивности отличается от соленоида лишь длиной самого проводника, который может быть в разы меньше.
Французский специалист по математике и физике А-М. Ампер, благодаря своим опытам, узнал и доказал, что при прохождении по дросселю индуктивности электротока указатели компаса у торцов цилиндрической обмотки провода разворачивались обратными концами вдоль невидимых потоков ЭМ поля. Такие опыты доказали, что около катушки индуктивности с током образовывается магнитное поле, и цилиндрическая обмотка проволоки формирует магнитные полюса. Электромагнитное поле, возбуждаемое электротоком цилиндрической обмотки проволоки, подобно магнитному полю постоянного магнита – конец цилиндрической обмотки провода, из которого выходят ЭМ потоки, отображает полюс, являющийся северным, а противоположный конец является южным.
Для распознавания магнитных полюсов и ориентации ЭМ линий в дросселе с током употребляют правило правой руки для соленоида. Оно сообщает о том, что, если взять данную катушку рукой, разместить пальцы ладони прямо по курсу протекания электронов в витках, большой палец, отодвинутый на девяносто градусов, задаст ориентацию электромагнитного фона в середине соленоида – его северный полюс. Соответственно, зная позицию магнитных полюсов цилиндрической обмотки проволоки, можно определить трассу протекания электронов в витках.
Закон левой руки
Ханс Христиан Эрстед после открытия явления магнитного поля вблизи шунта в кратчайшие сроки поделился своими результатами с большинством ученых Европы. В результате этого Ампер А.-М., пользуясь своими методами, спустя короткий отрезок времени явил общественности эксперимент по специфическому поведению двух параллельных шунтов с электротоком. Формулировка опыта доказывала, что параллельно размещенные провода, по которым протекает электричество в одном направлении, взаимно придвигаются друг к другу. Соответственно, такие шунты будут взаимно отталкиваться при условии, что протекающая в них «переменка» будет распределяться в разные стороны. Эти эксперименты легли в основу законов Ампера.
Испытания позволяют озвучить главные выводы:
- Постоянный магнит, проводник с «переменкой», электрически заряженная движущаяся частица имеют вокруг себя ЭМ область;
- Заряженная частица, движущаяся в этой области, поддается некоторому воздействию со стороны ЭМ фона;
- Электрическая «переменка» является ориентированным перемещением заряженных частиц, соответственно, электромагнитный фон воздействует на шунт с электричеством.
ЭМ фон влияет на шунт с «переменкой» неким давлением, называемым силой Ампера. Указанную характеристику можно определить формулой:
FA=IBΔlsinα, где:
- FA – сила Ампера;
- I – интенсивность электричества;
- B – вектор магнитной индукции по модулю;
- Δl – размер шунта;
- α – угол между направлением В и курсом электричества в проводе.
При условии, что угол α – девяносто градусов, то данная сила наибольшая. Соответственно, если данный угол равен нулю, то и сила нулевая. Контур этой силы выявляется по закономерности левой руки.
Если изучить правило буравчика и правило левой руки, получите все ответы на формирование ЭМ полей и их влияние на проводники. Благодаря этим правилам, есть возможность рассчитывать индуктивности катушек и при необходимости формировать противотоки. В основе принципа построения электродвигателей лежат силы Ампера в целом и правило левой руки в частности.
Видео
Правило левой руки
Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.
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 .
Смотреть что такое "Правило левой руки" в других словарях:
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
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
Жарг. шк. Шутл. 1. Правило левой руки. 2. Любое невыученное правило. (Запись 2003 г.) … Большой словарь русских поговорок
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
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
Физика - далеко не самый лёгкий предмет, тем более для тех, у кого проблемы с Ведь не секрет, что не все ладят со знаковыми системами, есть люди, которым нужно потрогать или, как минимум, увидеть то, что они изучают. К счастью, помимо формул и скучных книжек, есть и наглядные способы. Например, в данной статье рассмотрим, как определить направление электромагнитной силы с помощью руки, используя известное правило левой руки.
Данное правило немного облегчает если не понимание законов, то хотя бы решение задач. Правда, применить его сможет только тот, кто хоть немного разбирается в физике и её терминах. Во многих учебниках присутствует изображение, весьма доходчиво объясняющее, как применять при решении задач правило левой руки. Физика, впрочем, явно не та наука, где вам часто придётся прикладывать руку к наглядным моделям, поэтому развивайте воображение.
Для начала нужно узнать направление движения тока в той части схемы, где вы собираетесь применить правило левой руки. Помните, что ошибка в определении направления покажет вам прямо противоположное направление электромагнитной силы, что автоматически сведёт на нет все ваши дальнейшие усилия и расчёты. Как только определите направление тока - расположите левую ладонь так, чтобы указывали данный курс.
Далее необходимо найти направление вектора Если у вас возникнут с этим проблемы, стоит освежить свои знания с помощью учебников. Когда найдёте искомый вектор, поверните ладонь так, чтобы данный вектор входил в открытую ладонь всё той же левой руки. Вся сложность применения правила левой руки заключается как раз в том, сможете ли вы правильно применить свои знания для нахождения постоянных векторов.
Когда вы уверены, что ваша ладонь расположена должным образом, оттяните так, чтобы его положение стало перпендикулярным направлению тока (куда указывают остальные пальцы пуки). Помните, что палец - далеко не самый точный показатель в физике, и в данном случае показывает лишь примерное направление. Если вас интересует точность, то после того, как примените правило левой руки, с помощью транспортира доведите угол между направлением тока и направлением, указанным большим пальцем, до 90 градусов.
Следует запомнить, что рассматриваемое правило не подходит для точных расчетов - оно может служить лишь для быстрого определения направления электромагнитной силы. Кроме того, его использование требует дополнительных условий задачи, и потому не всегда применимо на практике.
Естественно, не всегда можно приложить руку к изучаемому объекту, т. к. иной раз его вовсе не существует (в теоретических задачах). В данном случае помимо воображения следует применять и другие способы. Например, можно нарисовать на бумаге схему и применить правило левой руки к рисунку. Саму руку можно также схематически изобразить на рисунке для большей наглядности. Главное, не запутаться иначе можно наделать ошибок. Поэтому не забывайте помечать все линии подписями - самим же потом будет легче разобраться.
Эксперимент
Проводник с током является источником магнитного поля.
Если проводник с током поместить во внешнее магнитное поле,
то оно будет действовать на проводник с силой Ампера.
Сила Ампера - это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.
Андре Мари Ампер
Действие магнитного поля на проводник с током исследовал экспериментально
Андре Мари Ампер (1820 г.).
Меняя форму проводников и их расположение в магнитном поле, Ампер сумел определить силу, действующую на отдельный участок проводника с током (элемент тока). В его честь
эту силу назвали силой Ампера.
– сила Ампера
Согласно экспериментальным данным модуль силы F :
пропорционален длине проводника l , находящегося в магнитном поле;
пропорционален модулю индукции магнитного поля B ;
пропорционален силе тока в проводнике I ;
зависит от ориентации проводника в магнитном поле, т.е. от угла α между направлением тока и вектора индукции магнитного поля B ⃗ .
Модуль силы Ампера
Модуль силы Ампера равен произведению модуля индукции магнитного поля B ,
в котором находится проводник с током,
длины этого проводника l , силы тока I в нем и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля
Направление
силы Ампера
Направление силы Ампера определяется
по правилу левой руки:
если левую руку расположить
так, чтобы вектор индукции магнитного поля (B⃗) входил
в ладонь, четыре вытянутых
пальца указывали направление
тока (I), тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера (F⃗ A).
Взаимодействие двух
проводников с током
Проводник с током создает вокруг себя магнитное поле,
в это поле помещается второй проводник с током,
а значит на него будет действовать сила Ампера
Действие
магнитного поля
на рамку с током
На рамку действует пара сил, в результате чего она поворачивается.
- Направление вектора силы определяем по правилу левой руки.
- F=B I l sinα=ma
- M=F d=B I S sinα - в ращающий момент
Электроизмерительные
приборы
Магнитоэлектрическая система
Электромагнитная система
Взаимодействие
магнитного поля катушки
со стальным сердечником
Взаимодействие
рамки с током и поля магнита
Применение
силы Ампера
Силы, действующие на проводник с током в магнитном поле, широко используются в технике. Электродвигатели и генераторы, устройства для записи звука в магнитофонах, телефоны и микрофоны - во всех этих и во множестве других приборов и устройств используется взаимодействие токов, токов и магнитов.
Задача
Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом
к вектору В .
Сила, действующая на проводник со стороны
магнитного поля, равна
Ответ: 0,3 Н
Ответ
Решение.
Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением
Правильный ответ: 0,3 Н
Решение
Примеры:
- к нам
Без подсказки
- от нас
Примените правило левой руки к рис. №№ 1,2,3,4.
Рис№3
Рис№2
Рис№4
Рис№1
Где расположен N полюс на рис. 5,6,7?
Рис№7
Рис№5
Рис№6
Интернет-ресурсы
http://fizmat.by/kursy/magnetizm/sila_Ampera
http://www.physbook.ru/index.php/SA._%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%90%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0
http://class-fizika.narod.ru/10_15.htm
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph16/theory.html#.VNoh5iz4uFg
http://www.eduspb.com/node/1775
http://www.ispring.ru
Загрузка...