Како да се одреди насоката користејќи го правилото на левата рака. Две правила на десната рака

Благодарение на денешниот видео туторијал, ќе научиме како магнетното поле се открива со неговото влијание врз електричната струја. Да се ​​потсетиме на правилото на левата рака. Преку експеримент дознаваме како магнетното поле се открива со неговото влијание врз друга електрична струја. Ајде да проучиме што е правилото на левата рака.

Во оваа лекција, ќе разговараме за прашањето за откривање на магнетно поле со неговиот ефект врз електрична струја и ќе се запознаеме со правилото на левата страна.

Да се ​​свртиме кон искуството. Првиот таков експеримент за проучување на интеракцијата на струите беше изведен од францускиот научник Ампер во 1820 година. Експериментот беше како што следува: електрична струја се пренесувала низ паралелни проводници во една насока, а потоа интеракцијата на овие проводници била забележана во различни насоки.

Ориз. 1. Експериментот на Ампер. Ко-насочните проводници што носат струја привлекуваат, спротивните проводници се одбиваат

Ако земете два паралелни проводници низ кои електричната струја поминува во иста насока, тогаш во овој случај проводниците ќе се привлечат еден со друг. Кога електричната струја тече во различни насоки во исти проводници, проводниците се одбиваат едни со други. Така, го набљудуваме ефектот на сила на магнетното поле на електрична струја. Значи, можеме да го кажеме следново: магнетното поле се создава од електрична струја и се открива со неговото влијание врз друга електрична струја (силата на Ампер).

Кога биле извршени голем број слични експерименти, се добило правило кое ги поврзува правецот на магнетните линии, насоката на електричната струја и дејството на силата на магнетното поле. Ова правило се нарекува правило на левата рака. Дефиниција: левата рака мора да биде поставена така што магнетните линии ќе влезат во дланката, четири продолжени прсти ја покажуваат насоката на електричната струја - тогаш свитканиот палец ќе ја означи насоката на магнетното поле.

Ориз. 2. Правило на левата рака

Ве молиме имајте предвид: не можеме да кажеме дека каде и да е насочена магнетната линија, магнетното поле дејствува таму. Овде врската помеѓу количините е нешто посложена, па затоа користиме правило на левата рака.

Да се ​​потсетиме дека електричната струја е насочено движење на електричните полнежи. Ова значи дека магнетното поле делува на движечки полнеж. И во овој случај можеме да го користиме и правилото на левата рака за да ја одредиме насоката на оваа акција.

Погледнете ја сликата подолу за различни употреби на правилото за лева рака и сами анализирајте го секој случај.

Ориз. 3. Разни примени на правилото лева рака

Конечно, уште еден важен факт. Ако електричната струја или брзината на наелектризираната честичка е насочена по линиите на магнетното поле, тогаш нема да има ефект на магнетното поле врз овие објекти.

Список на дополнителна литература:

Асламазов Л.Г. Движење на наелектризирани честички во електрични и магнетни полиња // Квантна. - 1984. - бр. 4. - стр. 24-25. Мјакишев Г.Ја. Како работи електричен мотор? // Квантна. - 1987. - бр. 5. - стр. 39-41. Учебник по физика за основно образование. Ед. Г.С. Ландсберг. Т. 2. - М., 1974. Јаворски Б.М., Пински А.А. Основи на физиката. Т.2. - М.: Физматлит, 2003 година.

Тест по физика Правило на левата рака. Откривање на магнетно поле со неговото влијание на електричната струја за ученици од 9-то одделение со одговори. Тестот вклучува 10 прашања со повеќекратен избор.

1. Насоката на струјата во магнетизмот се совпаѓа со насоката на движење

1) електрони
2) негативни јони
3) позитивни честички
4) ниту еден од одговорите не е точен

2. Квадратната рамка се наоѓа во еднообразно магнетно поле како што е прикажано на сликата. Насоката на струјата во рамката е означена со стрелки.

Силата што дејствува на долната страна на рамката е насочена

3. Електрично коло кое се состои од четири прави хоризонтални проводници (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и извор на директна струја е во еднообразно магнетно поле, чии линии на сила се насочени вертикално нагоре (види Сл., поглед погоре).

1) хоризонтално надесно
2) хоризонтално налево
3) вертикално нагоре
4) вертикално надолу

4. Електрично коло кое се состои од четири прави хоризонтални проводници (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и извор на директна струја е во еднообразно магнетно поле, чии линии се насочени хоризонтално надесно (види фигура, поглед одозгора).

5. Работата на електричниот мотор се заснова на

1) ефектот на магнетното поле на проводник што носи електрична струја
2) електростатска интеракција на полнежите
3) феноменот на самоиндукција
4) ефектот на електричното поле на електричен полнеж

6. Главната цел на електричниот мотор е да се конвертира

1) механичка енергија во електрична енергија
2) електричната енергија во механичка енергија
3) внатрешна енергија во механичка енергија
4) механичка енергија во различни видови на енергија

7. Магнетното поле делува со ненулта сила на

1) атом во мирување
2) јон во мирување
3) јон кој се движи по линиите на магнетна индукција
4) јон што се движи нормално на линиите на магнетната индукција

8. Изберете ги точните изјави(и).

А. За да се одреди правецот на силата што делува на позитивно наелектризираната честичка, треба да се постават четири прста од левата рака во насока на брзината на честичката
Б. за да се одреди правецот на силата што делува на негативно наелектризираната честичка, четири прсти од левата рака треба да се постават спротивно од насоката на брзината на честичката

1) само А
2) само Б
3) и А и Б
4) ниту А ниту Б

9. Позитивно наелектризирана честичка со хоризонтално насочена брзина v

1) Вертикално надолу
2) Вертикално нагоре
3) На нас
4) Од нас

10. Негативно наелектризирана честичка со хоризонтално насочена брзина v, лета во областа на полето нормално на магнетните линии. Каде е насочена силата што делува на честичката?

1) За нас
2) Од нас
3) Хоризонтално лево во рамнината на цртање
4) Хоризонтално надесно во рамнината на цртање

Одговори на тест по физика Правило на левата рака Откривање на магнетно поле со неговото влијание врз електрична струја
1-3
2-4
3-2
4-3
5-1
6-2
7-4
8-3
9-4
10-2

Правилото на левата рака се користи за одредување на насоката на амперовата сила како и силата на Лоренц. Ова правило е погодно за паметење бидејќи е прилично едноставно и јасно.

Формулацијата на ова правило е:

Ако ја поставите дланката на левата рака така што продолжените четири прсти да ја покажат насоката на струјата, а линиите на силата на надворешното магнетно поле влегуваат во отворената дланка, тогаш палецот поставен 90 степени ќе го покаже правецот на силата. .

Слика 1 - Илустрација на правилото на левата рака

Може да се направат некои дополнувања на ова правило. На пример, ако се примени правилото на левата рака за да се одреди правецот на силата што ќе дејствува на електрон или негативно наелектризиран јон. Која ќе се движи во магнетно поле. Неопходно е да се запамети дека насоката во која се движи електронот е спротивна на насоката на движењето на струјата. Бидејќи историски се случило насоката на движење на струјата да се земе од позитивната електрода кон негативната.

И електроните се движат по проводник од негативниот пол до позитивниот.

Како заклучок, можеме да кажеме дека употребата на различни визуелни методи во голема мера го поедноставува меморирањето на ова или она правило. На крајот на краиштата, многу е полесно да се запамети слика отколку сув текст.

• За многу од овие случаи, покрај општата формулација која овозможува да се одреди насоката на векторскиот производ или ориентацијата на основата воопшто, постојат посебни формулации на правилото кои се особено добро прилагодени на секоја специфична ситуација (но многу помалку општо).

Во принцип, по правило, изборот на една од двете можни насоки на аксијалниот вектор се смета за чисто условен, но секогаш треба да се случува на ист начин за да не се збуни знакот во конечниот резултат од пресметките. За тоа служат правилата што ја формираат темата на овој напис (тие ви дозволуваат секогаш да се држите до истиот избор).

Општо (главно) правило

Главното правило, кое може да се користи и во верзијата на правилото gimlet (завртка) и во верзијата на правилото за десната рака, е правилото за избор на насока за базите и векторскиот производ (или дури и за еден од два, бидејќи едното директно се одредува преку другото). Тоа е важно затоа што, во принцип, е доволно за употреба во сите случаи наместо сите други правила, само ако го знаете редоследот на факторите во соодветните формули.

Избор на правило за одредување на позитивната насока на векторскиот производ и за позитивна основа(координатни системи) во тридимензионалниот простор се тесно поврзани.

Лево (лево на сликата) и десно (десно) Декартови координатни системи (лева и десна основа). Генерално се смета за позитивна и стандардно се користи вистинската (ова е општо прифатена конвенција; но ако посебни причини го принудуваат некој да отстапи од оваа конвенција, тоа треба да биде експлицитно наведено)

И двете од овие правила се во принцип чисто конвенционални, но општо прифатено е (барем освен ако не е експлицитно наведено спротивното) да се претпостави, а општо прифатен договор е дека позитивното е правилна основа, а векторскиот производ е дефиниран така што за позитивна ортонормална основа e → x, e → y, e → z (\приказ (\vec (e))_(x),(\vec (e))_(y),(\vec (e))_(z))(основа на правоаголни Декартови координати со единична скала по сите оски, составена од единечни вектори по сите оски), важи следново:

каде што косиот крст ја означува операцијата на векторско множење.

Стандардно, вообичаено е да се користат позитивни (а со тоа и правилни) основи. Во принцип, вообичаено е да се користат леви основи главно кога користењето на десната е многу незгодно или целосно невозможно (на пример, ако имаме десна основа рефлектирана во огледало, тогаш одразот претставува лева основа и ништо не може да се направи за тоа).

Според тоа, правилото за векторскиот производ и правилото за избор (конструирање) позитивна основа се меѓусебно конзистентни.

Тие можат да се формулираат вака:

За вкрстен производ

Правилото за навртување (завртка) за вкрстениот производ: Ако ги нацртате векторите така што нивното потекло се совпадне и го ротирате првиот фактор вектор на најкраток начин до вториот факторски вектор, тогаш гимлетот (завртката), ротирајќи се на ист начин, ќе се навртува во насока на векторот на производот. .

Варијанта на правилото на гимлетот (завртка) за векторскиот производ во насока на стрелките на часовникот: Ако ги нацртаме векторите така што нивното потекло се совпаѓа и го ротираме првиот вектор-фактор на најкраток начин до вториот вектор-фактор и погледнеме од страна така што оваа ротација е за нас во насока на стрелките на часовникот, векторскиот производ ќе биде насочен настрана. од нас (зашрафено во часовникот).

Правило од десната рака за вкрстен производ (прва опција):

Ако векторите ги нацртате така што нивното потекло се совпаѓа и го ротирате првиот фактор вектор на најкраток начин до вториот факторски вектор, а четирите прсти на десната рака ја покажуваат насоката на ротација (како да покриваат ротирачки цилиндар), тогаш испакнатиот палец ќе ја покаже насоката на векторот на производот.

Правило за десната рака за вкрстен производ (втора опција):

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

Ако ги нацртате векторите така што нивното потекло се совпаѓа и првиот (палец) прст од десната рака е насочен по првиот фактор-вектор, вториот (показалец) по должината на вториот фактор вектор, тогаш третиот (средината) ќе покаже ( приближно) насоката на векторот на производот (види . цртеж).

Во однос на електродинамиката, струјата (I) е насочена долж палецот, векторот на магнетна индукција (B) е насочен по показалецот, а силата (F) ќе биде насочена по средниот прст. Мнемонично, правилото лесно се памети по кратенката ФБИ (сила, индукција, тековно или Федерално биро за истраги (ФБИ) преведено од англиски) и положбата на прстите, што потсетува на пиштол.

За бази

Сите овие правила, се разбира, може да се препишат за да се одреди ориентацијата на базите. Ајде да преработиме само две од нив: Правило на десната рака за основа:

x, y, z - десен координатен систем.

Доколку во основата e x , e y , e z (\displaystyle e_(x),e_(y),e_(z))(се состои од вектори долж оските x, y, z) насочете го првиот (палецот) прст од десната рака по првиот основен вектор (т.е. по должината на оската x), вториот (индекс) - долж вториот (што е, по должината на оската y), а третата (средината) ќе биде насочена (приближно) во насока на третата (по z), тогаш ова е правилна основа(како што се покажа на сликата).

Правило на гимлет (завртка) за основа: Ако ги ротирате гимлетот и векторите така што првиот основен вектор се стреми кон вториот на најкраток можен начин, тогаш гимлетот (завртката) ќе се навртува во правец на третиот основен вектор, доколку е правилна основа.

• Сето ова, се разбира, одговара на продолжување на вообичаеното правило за избор на насоката на координатите на рамнината (x - десно, y - горе, z - кон нас). Последново може да биде уште едно мнемоничко правило, во принцип способно да го замени правилото на гајтан, десната рака, итн. (сепак, неговото користење веројатно понекогаш бара одредена просторна имагинација, бидејќи треба ментално да ги ротирате координатите нацртани на вообичаен начин додека не се совпаднат со основата, чија ориентација сакаме да ја одредиме и може да се распореди на кој било начин).

Формулации на правилото за гимлет (завртка) или правило за десна рака за посебни случаи

Беше споменато погоре дека сите различни формулации на правилото за гимлет или правилото за десната рака (и други слични правила), вклучувајќи ги и сите споменати подолу, не се неопходни. Не е неопходно да ги знаете ако го знаете (барем во некои од варијантите) општото правило опишано погоре и го знаете редоследот на факторите во формулите што содржат векторски производ.

Сепак, многу од правилата опишани подолу се добро прилагодени на посебни случаи на нивната примена и затоа може да бидат многу погодни и лесни за брзо одредување на насоката на векторите во овие случаи.

Правило за десната рака или завртка (завртка) за механичко вртење на брзината

Правило за десната рака или завртка (завртка) за аголна брзина

Правило на десната рака или гимлет (завртка) за моментот на силите

(Каде F → i (\displaystyle (\vec (F))_(i))- сила која се применува на јас-та точка на телото, r → i (\displaystyle (\vec (r))_(i))- вектор на радиус, × (\displaystyle \times)- знак за векторско множење),

правилата се исто така генерално слични, но ние ќе ги формулираме експлицитно.

Правило на гимлетот (завртка):Ако ротирате завртка (гимлет) во насоката во која силите имаат тенденција да го свртат телото, завртката ќе се навртува (или ќе се одврти) во насоката каде што е насочен моментот на овие сили.

Правило за десната рака:Ако замислиме дека го зедовме телото во десната рака и се обидуваме да го свртиме во насока каде што се насочени четири прсти (силите што се обидуваат да го свртат телото се насочени во насока на овие прсти), тогаш испакнатиот палец ќе покаже во насока каде што е насочен вртежниот момент (моментот на овие сили).

Правилото на десната рака и жлебот (завртка) во магнетостатиката и електродинамиката

За магнетна индукција (законот Biot-Savart)

Правило на гимлетот (завртка): Ако насоката на преводното движење на завртката (завртката) се совпаѓа со насоката на струјата во проводникот, тогаш насоката на вртење на рачката на гимлетот се совпаѓа со насоката на векторот на магнетната индукција на полето создадено од оваа струја..

Правило за десната рака: Ако го стегнете проводникот со десната рака така што испакнатиот палец ќе ја покаже насоката на струјата, тогаш преостанатите прсти ќе ја покажат насоката на линиите на магнетната индукција на полето создадени од оваа струја што го обвиткуваат проводникот, а со тоа и насоката на векторот на магнетна индукција, насочен насекаде тангента на овие линии.

За соленоидтој е формулиран на следниов начин: Ако го закопчате соленоидот со дланката на десната рака така што четири прсти се насочени долж струјата во свиоците, тогаш продолжениот палец ќе ја покаже насоката на линиите на магнетното поле во соленоидот.

За струја во проводник што се движи во магнетно поле

Правило за десната рака: Ако дланката на десната рака е поставена така што линиите на магнетното поле влегуваат во неа, а свитканиот палец е насочен долж движењето на проводникот, тогаш четирите продолжени прсти ќе ја покажат насоката на индукциската струја.

За оние кои не биле добри по физика на училиште, правилото „гимлет“ и денес е вистинска „тера инкогнита“. Особено ако се обидете да најдете дефиниција за добро познат закон на Интернет: пребарувачите веднаш ќе вратат многу софистицирани научни објаснувања со сложени дијаграми. Сепак, сосема е можно накратко и јасно да се објасни што е тоа.

Кое е правилото за гимлет?

Гимлет - алатка за дупчење дупки

Звучи вака:во случаи кога правецот на гајтанот се совпаѓа со насоката на струјата во спроводникот при транслационите движења, тогаш во исто време насоката на вртење на рачката на гимлетот ќе биде идентична со неа.

Барате насока

За да го сфатите тоа, сè уште треба да ги запомните вашите училишни лекции. Кај нив наставниците по физика ни кажаа дека електричната струја е движење на елементарните честички, кои во исто време го носат својот полнеж по проводен материјал. Благодарение на изворот, движењето на честичките во проводникот е насочено. Движењето, како што знаеме, е живот, и затоа ништо повеќе од магнетно поле се појавува околу проводникот, а тој исто така ротира. Но како?

Одговорот го дава токму ова правило (без употреба на никакви специјални алатки), а резултатот се покажува како многу вреден, бидејќи во зависност од насоката на магнетното поле, неколку проводници почнуваат да дејствуваат според сосема различни сценарија: или одбиваат едни со други, или, напротив, брзаат еден кон друг.

Употреба

Најлесен начин да се одреди патеката на движење на линиите на магнетното поле е да се користи правилото на гимлет

Можете да го замислите вака - користејќи го примерот на вашата десна рака и најобичната жица. Ја ставаме жицата во рака. Четири прсти цврсто стегаме во тупаница. Палецот покажува нагоре - како гест со кој покажуваме дека нешто ни се допаѓа. Во овој „распоред“, палецот јасно ќе ја означи насоката на движење на струјата, додека другите четири ја означуваат патеката на движење на линиите на магнетното поле.

Правилото е сосема применливо во животот. На физичарите им треба за да ја одредат насоката на магнетното поле на струјата, да ја пресметаат брзината на механичката ротација, векторот на магнетната индукција и вртежниот момент.

Патем, на фактот дека правилото е применливо за различни ситуации, укажува и фактот дека има неколку толкувања за него, во зависност од секој конкретен случај што се разгледува.