Правило Гимлета для определения направления магнитного поля

Что такое магнитное поле

Все, наверное, знают, что такое постоянные магниты — они «прилипают» к железу и некоторым другим материалам. Если мы приблизим два магнита, они будут притягиваться или отталкиваться в зависимости от того, как мы их повернем относительно друг друга. Почему и как это происходит? За счет того, что вокруг магнитов образуется магнитное поле. Это происходит при движении заряженных частиц. Например, провод, по которому течет электрический ток, имеет вокруг себя магнитное поле. Он слабый, но он есть.

Магнитное поле нельзя увидеть, но можно почувствовать

Постоянные магниты

А магниты тогда? Откуда в них берется магнитное поле, ведь в них нет направленного движения частиц? Все просто. В них магнитное поле создается зарядами частиц. Как известно, любой материал состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц. В некоторых материалах частицы могут располагаться так, что положительные частицы концентрируются с одной стороны, а отрицательные — с другой. Эти «две стороны» называются полюсами магнита. Негатив — северный, обозначается латинской буквой N и обычно закрашивается синим цветом, положительный называется «южным» и обозначается буквой S, закрашивается красным цветом.

Постоянные магниты и их виды

Также стоит помнить, что однополярных магнитов не бывает. Всегда есть два полюса. Если у вас есть большой магнит, вы можете разрезать его пополам. И вы получите два меньших магнита с двумя полюсами. Если их разрезать, то получатся двухполюсные магниты еще меньшего размера.

Постоянные магниты не могут быть изготовлены из всех материалов. Для этих целей подходят всего три вещества: железо (Fe), никель (Ni) и кобальт (Co). Если подержать их в магнитном поле, частицы «сортируются» по полюсам, материал становится магнитом. Но не все сохранят эти качества надолго. По способности сохранять магнитные свойства материалы делят на магнитомягкие и магнитотвердые. Первые быстро намагничиваются, но также быстро теряют свои свойства. К ним относится железо (необработанное). Магнитотвердый материал, такой как сталь, должен находиться в магнитном поле в течение длительного времени. Но после «воздействия» он становится магнитом на значительный период времени. Можно поэкспериментировать со стальными зажимами.

Что такое магнитное поле

Поднеся магниты ближе друг к другу, на определенном расстоянии вы начнете чувствовать, как они притягиваются или отталкиваются. Чем ближе вы приближаете их, тем больше они взаимодействуют. Это связано с тем, что вокруг них существует магнитное поле. И чем ближе к магниту, тем сильнее поле. Также это поле выглядит как округлые линии, выходящие из Северного полюса и «входящие» в Южный.

Магнитное поле можно представить в виде линий

Почему так решительно? И потому вы можете увидеть эти линии «вживую». Для этого нужно провести эксперимент. Поместите магнит на фанерный лист, насыпьте вокруг него мелкую металлическую стружку и немного встряхните фанерный лист. Металлическая стружка размещается точно так, как показано на рисунке ниже справа. Обратите внимание — чем ближе к магниту, тем больше опилок, чем дальше — тем меньше. Это связано с тем, что магнитное поле ослабевает по мере удаления.

Экспериментальное подтверждение: посмотрите на магнитное поле и взаимодействие между полюсами

Опилки помогут понять правила притяжения или отталкивания полюсов. На рисунке слева мы видим, что происходит, когда два противоположных полюса сближаются. Их привлекают. А когда процесс завершится, изображение будет один в один как на правом. Как видите, они даже чем-то похожи.

Если сблизить два полюса с одинаковым названием — юг-юг или север-север — они оттолкнутся. Это показано на среднем рисунке. И чем ближе вы к ним подходите, тем сильнее будет ощущаться сопротивление.

Определение направления тока буравчиком

Если вы знаете направление вектора В — магнитной индукции, то можете легко воспользоваться этим правилом. Мысленно переместите буравчик по направлению поля в катушке острой частью вперед, соответственно вращению по часовой стрелке вдоль оси движения и покажите, куда течет ток.

Если проводник прямой, поверните ручку штопора по заданному вектору так, чтобы это движение было по часовой стрелке. Зная, что у него правая резьба, направление его завинчивания совпадает с направлением тока.

Правило буравчика для магнитных полей

Речь шла о постоянных магнитах. С ними всегда все понятно: где какой полюс и куда направлены линии магнитного поля — от северного полюса к южному. Но магнитное поле возникает и вокруг проводников, по которым течет ток. Только слабое, так что даже если мы включим две секции, через которые течет ток, мы не почувствуем сильного притяжения или отталкивания. Для создания сильного электромагнитного поля проводник наматывается на своеобразный сердечник. Это изделие называется соленоидом. Когда через него протекает ток, создается ощутимое магнитное поле. Но как направлены силовые линии магнитного поля в электромагнитах? Где их север, где южный полюс? Они выясняют это с помощью правила буравчика.

Буравчик можно представить как обычный штопор с рукояткой-перекладиной и витками, накрученными вправо. Чтобы раскрутить такой штопор, ручку нужно вращать вправо – по часовой стрелке. При этом кончик штопора/буравчика движется вниз. Чтобы его выключить, нужно повернуть ручку влево — против часовой стрелки. Кончик движется вверх.

Правило Гимлета для магнитных полей

Направление магнитного поля определяется движением кончика буравчика и направлением вращения рукоятки. Вот как звучит правило буравчика (также называемое правилом винта):

Если направление движения кончика буравчика (винта) совпадает с направлением движения тока, то движение ручки буравчика укажет направление силовых линий магнитного поля.

С гладкими проводниками все просто. Представьте, вам нужно повернуть или выключить буравчик, вы получаете направление силовых линий. Если по условиям задачи речь идет только о направлении силовых линий магнитного поля, то с помощью правила буравчика можно указать направление тока. Для этого мысленно представляем, как ручка штопора крутится в указанном направлении. В зависимости от этого мы определяем, куда движется наконечник, а значит, и куда течет ток.

Механическое вращение

Важные сокращения: PB — правило буравчика, US — угловая скорость, RPR — правило правой руки.
Формула противовыбросового превентора для механического вращения определяется следующим образом:
Если вы начнете вращать сверло в направлении вращения тела, оно повернется в направлении движения АС.
Как и ожидалось, здесь все просто и понятно.
Но PPR в механике определяется заметно по-другому.
Это правило в данном случае выглядит и работает так:

1. Если вы берете предмет в правую руку;
2. Затем вы начнете крутить его в том направлении, чтобы все пальцы указывали на вас, кроме большого;
3. Тогда последний оставшийся палец покажет нам, куда США будут стремиться при таком повороте.

Конечно, вы также можете найти направление, в котором будет направлен угловой момент.

Этого и следовало ожидать, поскольку угловой момент прямо пропорционален угловой скорости с положительным (!) коэффициентом.
То же самое будет выглядеть и для углового момента.
Но давайте вернемся к нашему замечательному правилу винта и посмотрим, как этот подход работает для моментов силы.

Большой палец и правило правой руки для

Соленоида:

Чтобы не было лишних вопросов к статье, поясню значение этого слова более подробно:
соленоид — катушка провода, иногда изображаемая как катушка тока — неотъемлемая часть многих задач в физике и электротехнике.
Для соленоида правило правой руки может состоять из нескольких слов, но обычно так:

1. Если взять соленоид правой рукой;
2. А затем четыре пальца направить по течению в изгибах;
3. Тогда получается, что большой палец показывает, куда направлены линии напряженности магнитного поля, лежащие внутри катушки.

Как видите, здесь нет ничего сложного. Поэтому предлагаю рассмотреть другие примеры.

Магнитного поля

Правило правой руки для магнитного поля будет звучать так: если большой палец, согнутый под углом 90 градусов к остальным, направить вдоль движения проводника, а ладонь расположить так, чтобы силовые линии «входили» в него, то остальные пальцы совпадут с вектором его индуктивного тока.

Векторного произведения:

Это правило (в переписанном виде) отличается от предыдущих.
Он имеет два варианта звука.
Первая формулировка правила правой руки гласила:

1. Если вы рисуете векторы таким образом, что их начальные координаты выравниваются при наложении;
2. Начать вращать первую БК (вектор факторов) по кратчайшему пути ко второй БК;
3. А также расположите все пальцы правой руки (за исключением большого) так, чтобы они указывали в сторону в том направлении, в котором произошло вращение, как будто вы сжимаете в руке цилиндр;
4. Тогда большой палец укажет направление ВП (Векторного произведения).

Вторая формулировка часто упоминается как «пистолет» и звучит так:

1. Если вы рисуете векторы таким образом, что их начальные координаты выравниваются при наложении;
2. Поместите большой палец в направлении первой БК;
3. Указатель — в сторону другой плоскости
4. Тогда и только тогда средний палец укажет примерное направление ВП.

Это мнемоническое правило довольно легко запомнить как FBI — по-английски это аббревиатура FBI:

1. F — сила, действующая параллельно среднему пальцу;
2. B — вектор магнитной индукции, направленный по индексу
3. Я поток, который течет через великое.

Кроме того, как я упоминал ранее, его также называют «пистолетом»: легко заметить, что ваши пальцы будут располагаться в форме пистолета, когда вы будете его выполнять.

На этом мы завершаем изучение правила правой руки и переходим к третьей (и самой короткой) части статьи — правилу левой руки (ПЛР).

Момент силы

Правило Гимлета применимо для определения крутящего момента. Крутящий момент рассчитывается по следующей формуле:

В этом выражении используются следующие величины:

• М — крутящий момент;
• ri — вектор или радиус, примененный к точке i.
• Fi — сила, приложенная к точке i.

Правило для буравчика, примененное к моменту силы, интерпретируется следующим образом: если буравчик повернуть в ту сторону, куда силы пытаются повернуть тело, то он повернется точно в направлении момента этих действующих сил. Например, когда вы поворачиваете винт, он будет поворачиваться в направлении вращения ручки отвертки, так как это направление создается силой движения руки человека.

Крутящий момент можно определить визуально. Вариант используемого в данном случае правила правой руки будет следующим: если взять предмет в правую руку, сжать его и выставить большой палец вперед, то 4 пальца укажут направление кругового движения тела, а большой палец укажет направление крутящего момента.

Направление линий магнитной индукции внутри постоянного магнита

Исторически сложилось так, что во многих местах на Земле издавна было замечено природное свойство некоторых горных пород притягивать изделия из железа. Со временем в Древнем Китае вырезанные определенным образом стрелки из кусков железной руды (магнитного железняка) превратились в компасы, которые показывают направление северного и южного полюсов Земли и позволяют ориентироваться на местности.

Читайте также: Что такое магнитный двигатель и как его сделать своими руками?

Исследования этого природного явления показали, что более сильные магнитные свойства дольше сохраняются в сплавах железа. Более слабыми природными магнитами являются руды, содержащие никель или кобальт. В процессе изучения электричества ученые научились получать искусственно намагниченные изделия из сплавов, содержащих железо, никель или кобальт. Для этого их вводили в магнитное поле, создаваемое постоянным током, и при необходимости размагничивали переменным током.

Изделия, намагниченные в естественных условиях или полученные искусственно, имеют два разных полюса — места, где наиболее сконцентрирован магнетизм. Магниты взаимодействуют друг с другом посредством магнитного поля так, что одноименные полюса отталкиваются, а разноименные притягиваются. Это создает крутящий момент для их ориентации в пространстве на более сильные поля, такие как поле Земли.

Наглядное представление взаимодействия слабо намагниченных элементов и сильного магнита дает классический опыт со стальной стружкой, разложенной на картоне, и плоским магнитом под ним. Особенно, если опилки продолговатые, хорошо видно, как они выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля. При изменении положения магнита под картоном наблюдается изменение конфигурации их изображения. Использование компаса в этом эксперименте еще больше усиливает эффект понимания структуры магнитного поля.

Одно из свойств магнитных силовых линий, открытых М. Фарадеем, предполагает, что они замкнуты и непрерывны. Линии, выходящие из северного полюса постоянного магнита, входят в южный полюс. Но внутри магнита они не раскрываются и входят от южного полюса к северному. Количество линий внутри изделия максимальное, магнитное поле однородное, а индукцию можно ослабить размагничиванием.

Левая и правая координатная система

Векторные прямоугольные индикаторы координат берутся для расчета состояния различных сегментов. При этом ордината и абсцисса наводимого луча соответствуют начальному положению точки и совпадают с конечными свойствами.

Если начальные и конечные координаты векторов не совпадают, выполните следующие действия:

• перенос направленного отрезка так, чтобы начало совпадало с результатом координатной области;
• вычесть значения ординаты и абсциссы края отрезка из системных показателей начала луча вместо перемещения начальной точки.

В соответствии с правилом буравчика нахождение отрезка на координатной плоскости эквивалентно векторной стереопроекции на главный стержень и позволяет использовать правосторонний паттерн. Задачи измерения неявно определяются в каждом отдельном случае. Эти закономерности относятся к общепринятым понятиям, но комбинация векторов выбрана с учетом одинакового масштаба декартовой плоскости по направлению всех осей.

При этом необходимо соблюдать определенные закономерности:

• левый векторный набор используется, если правая агрегация невозможна;
• левое и правое векторные множества зеркально конгруэнтны.

Правила используются для расчета пути векторного произведения и шаблонов для построения лучей в положительном направлении. Этот метод определения имеет смысл с проводником постоянного тока. Принцип не работает по отношению к классу индукционных катушек, когда проводник тока представляет собой обмотки конструкции и не является прямым.

Векторное произведение

Результат определяется по принципу буравчика и правой ладони, когда отрезки появляются с совпадением начала координат, а вращение первого луча идет по короткому пути к следующему вектору. При этом винт крутится по пути основания результата умножения векторов. В виде буравчика используется метиз с правосторонней спиральной резьбой.

Если, когда проводник находится в правой руке, пальцы сложены на стержне, то они определяют путь спиралей, а большой палец показывает направление базового изделия. Иногда лучи совпадают с началом координат в определенной точке. При этом большой палец показывает ход первого отрезка (участника работы), указательный палец располагается по второму лучу, а средний по рисунку буравчика определит направление результата от умножения векторов.

Лучи и пространственные показатели

Векторное взаимодействие двух лучей в трехмерной области определяется сечением луча, находящимся в перпендикулярном положении к их начальным модулям. Длина перекрестного произведения вычисляется как площадь прямоугольника или параллелограмма, лежащего между исходными отрезками. Ход лучей выбран так, что первые 3 результирующих вектора располагаются справа. Если один из них имеет нулевой показатель, результат умножения будет стремиться к нулю.

Правило Гимлета или законы левой и правой руки не распространяются на обязательные стандарты электротехнической эксплуатации. Иногда свойства магнитного пространства определяются формулами отношения векторов. Вы должны знать следующее:

1. Закон Гимлета предполагает, что винт и балка вращаются таким образом, что первый вектор стремится слиться со вторым по кратчайшему пути: винт с направлением вращения укажет путь третьего правого основания.
2. По принципу правой ладони при параллельном расположении участков по линиям большой палец располагается по правому лучу (X), указательный палец располагается по ходу второго сегмента (Z). Средний палец укажет положение третьего вектора по оси (Y), а объединение векторов будет расположено справа от центральной оси.

Чтобы использовать правило буравчика, наблюдатель должен обладать воображением, чтобы мысленно поворачивать и правильно расставлять пальцы.

Нахождение электродвижущей силы

ЭДС возникает при пересечении проводником электромагнитного поля или при трансформации свойств потенциального пространства. Сила измеряется скоростью изменения магнитного тока. Увеличение или уменьшение тока преобразует генерируемый поток, который взаимодействует с соседними проводниками.

Направление ЭДС индукции определяется по правилу правой ладони. Щетку с проводником располагают так, чтобы потенциальные линии вошли в руку, а вытянутый палец определял направление провода. Совмещенные 4 пальца укажут путь протекания тока в замкнутой цепи.

Если буравчик вращается вдоль пространственной турбулентности в месте возникновения векторов, поступательное движение укажет путь вращения ротора двигателя. Это можно увидеть, если четыре пальца правой руки сжать в направлении вихря. Согнутый палец укажет нужный путь.

Правило левой руки

Учтите правило: если расположить левую ладонь так, чтобы остальные четыре пальца показывали направление тока, то в этом случае линии индукции будут входить в ладонь под прямым углом, а обращенный в сторону основной палец будет показывать вектор тока существующая сила.

Есть еще одно обозначение. Направление силы Ампера и силы Лоренца следует указывать выставленным основным пальцем левой руки в том случае, если остальные четыре пальца расположены по направлению движения положительно и отрицательно заряженных элементов электрического тока, а линии индукции сформированного поля войдет вертикально в ладонь. Это изобретение считается теоретическим и практическим объяснением того, как работают двигатели и генераторы, использующие электрический ток.

Можно сделать вывод, что знание этих правил и умение применять их на практике позволяет создавать и изобретать электрические устройства и успешно с ними работать.

Сила Ампера: варианты расчета

Прежде чем сформулировать эту величину, необходимо понять, что такое понятие силы в физике. В физике его называют величиной, являющейся мерой воздействия всех окружающих тел на рассматриваемый объект. Обычно любую силу обозначают английской буквой F, от латинского fortis, что означает сильный.

Элементарная мощность Ампера рассчитывается по формуле:

где, dl — часть длины проводника, B — индукция магнитопровода, I — сила тока.

Сила тока также рассчитывается по формуле:

где J – направление плотности тока, т.е. – элемент объема проводника.

Формула расчета модуля мощности Ампер, по данным литературы, звучит так: этот показатель напрямую зависит от силы тока, длины проводника, синуса, образующегося между этим вектором и самим угловым проводником, и величины значение вектора магнитопровода в модуле. Он называется силовым модулем Ampere. Формула этого закона математически строится следующим образом:

где В — модуль индукции магнитопровода, I — сила тока, l — длина проводника, α — образуемый угол. Максимальное значение будет при их перпендикулярном пересечении.

Показатель измеряется в ньютонах (обозначение — Н) или

. Это векторная величина и зависит от вектора индукции и тока.

Существуют и другие формулы для расчета силы Ампера. Но на практике они редко бывают необходимы и трудны для понимания.

Способы определения движения электрического тока и магнитного поля с помощью правила винта

Для того, чтобы вы могли найти сторону, куда стремится магнитное поле, а точнее, магнитные линии вблизи проводника с током, было изобретено правило правого винта, которое определяется следующим образом: если начать закручивать буравчика по направлению тока в проводнике, то сторона, в которую будет вращаться ручка буравчика, покажет нам, куда будут стремиться линии магнитного поля.
Но для электрического тока правило формулируется несколько иначе:

1. Сначала обхватите проволоку рукой;
2. Затем необходимо сжать в кулак все пальцы, кроме основного;
3. Большой палец, который нужно расположить вертикально, укажет вам путь движения электрического тока.

Итак, мы рассмотрели самое важное: правило буравчика, правило правой и левой руки.
Последние два пункта дополнят нашу статью и продемонстрируют частные случаи, позволяющие безукоризненно знать материал.

Определение направления вектора магнитной индукции с помощью правила буравчика

В начале 19 века ученые обнаружили, что магнитное поле создается вокруг проводника с протекающим по нему током. Образовавшиеся силовые линии ведут себя по тем же правилам, что и у природного магнита. Кроме того, взаимодействие электрического поля проводника с током и магнитного поля послужило основой электромагнитной динамики.

Читайте также: Тороидальный трансформатор: намотка, расчет, изготовление своими руками

понимание пространственной ориентации сил во взаимодействующих полях позволяет вычислить осевые векторы:

• Магнитная индукция;
• Величина и направление индукционного тока;
• Угловая скорость.

Такое понимание было сформулировано в правиле буравчика.

Сочетая поступательное движение вправо от буравчика с направлением тока в проводнике, получаем направление силовых линий магнитного поля, на которое указывает вращение рукоятки.

Не являясь законом физики, правило буравчика используется в электротехнике для определения не только направления силовых линий магнитного поля в зависимости от вектора тока в проводнике, но и, наоборот, для определения направления тока в соленоиде провода за счет вращения линий магнитной индукции.

понимание этой зависимости позволило Амперу обосновать закон вращающихся полей, что привело к созданию электродвигателей с разными принципами. Все выдвижное оборудование, в котором используются катушки индуктивности, следует правилу буравчика.

Правило правой и левой руки: применение на практике

При рассмотрении применения этого закона начнем с правила правой руки. Если известно направление вектора магнитного поля, то с помощью буравчика можно обойтись без знания закона электромагнитной индукции. Представьте, что винт движется вдоль магнитного поля. Тогда текущее направление будет «по проводу», т.е вправо.

Применение правила правой руки для соленоида

Рассмотрим постоянно управляемый магнит, аналогом которого является соленоид. В сердечнике находится катушка с двумя контактами. Известно, что ток движется от «+» к «-». На основании этой информации берем соленоид в правую руку в таком положении, чтобы 4 пальца указывали направление течения тока. Тогда вытянутый большой палец укажет вектор магнитного поля.

 

Сила Лоренца на проводник с током

Сила, действующая на проводник с током, является результатом действия силы Лоренца на движущиеся носители заряда, электроны или ионы. Если на участке длины проводника l, как на чертеже

движется полный заряд Q, то сила F, действующая на этот отрезок, равна

Частное Q/t есть величина протекающего тока I, поэтому сила, действующая на участок с током, выражается формулой

Для учета зависимости силы F от угла между вектором B и осью отрезка длина отрезка l задавалась свойствами вектора.

В металле движутся только электроны под действием разности потенциалов; ионы металлов остаются неподвижными в кристаллической решетке. В растворах электролитов подвижны анионы и катионы.

Соленоид

Правило правой руки также позволяет определить направление магнитного поля в соленоидах и индукторах. Катушки тоже изготавливаются из проволоки, но разница в том, что этот провод намотан по спирали, а значит, не имеет прямого направления. Также при наличии магнитопровода, взаимодействующего с током, значительно увеличивается значение напряженности магнитного поля. Для определения направления силовых линий магнитного поля в соленоиде необходимо:

1. Провод в катушке имеет номинал «I» и является проводником электрического тока.
2. Ток течет по катушке от более высокого потенциала к более низкому, а значит от «+» к «-». В данном случае катушка является вектором «В».
3. Берем катушку правой рукой и протягиваем большой палец вдоль самого элемента.

Это правило интерпретируется следующим образом: в катушке имеется вектор магнитной индукции «В», направление которого совпадает с направлением большого пальца. 4 пальца, держащие катушку, указывают направление тока. Это правило также основано на правильном повороте буравчика. Эта направленность может быть использована при выполнении различных экспериментов, когда нет необходимости в расчетах и ​​при использовании левой направленности, которая учитывается заранее.

Движение заряженной частицы в магнитном поле

В простейшем случае, т е когда векторы магнитной индукции и скорости частицы ортогональны, сила Лоренца, перпендикулярная вектору скорости, может только изменить направление. Таким образом, величина скорости и энергии останутся неизменными. Это означает, что сила Лоренца действует аналогично центростремительной силе в механике, и частица движется по окружности.

В соответствии с II законом Ньютона () можно определить радиус вращения частицы:

.

Следует отметить, что с изменением удельного заряда частицы () изменяется и радиус.

В этом случае период вращения T = = . Она не зависит от скорости, а значит, взаимное расположение частиц с разными скоростями будет неизменным.

В более сложном случае, когда угол между скоростью частицы и напряженностью магнитного поля произвольный, она будет двигаться по винтовой траектории — поступательно за счет составляющей скорости, направленной параллельно полю, и по окружности под действием ее перпендикулярная составляющая.

Полезные сведения и советы

1. Принято считать, что направление тока указывает в направлении от плюса к минусу. На самом деле в проводнике упорядоченное движение электронов направлено от отрицательного полюса к положительному. Поэтому, если перед вами стояла задача расчета силы Лоренца для отдельного электрона в проводнике, следует учитывать это обстоятельство.
2. Стандартным считается винт (буравчик, штопор) с правой резьбой. Однако не следует забывать о существовании левосторонних винтов.
3. Когда мы используем правило часовой стрелки, мы предполагаем, что стрелки движутся слева направо. Известно, что в бывшем Советском Союзе выпускались часы с обратным ходом часового механизма. Возможно, такие модели существуют и сегодня.

Совет: Если вам нужно определить пространственное расположение момента, под действием которого вращается определенное тело, вращайте винт в том же направлении. Условное заглубление винта укажет ориентацию вектора момента силы. Скорость вращения тела не влияет на направление вектора.

Полезно знать, что при вращении буравчика по направлению вращения тела траектория винта будет совпадать с направлением угловой скорости.

Разветвление взаимодействия проводников с током в опытах ампера

Когда Эрстед обнаружил возникновение индукции в проводнике с током, Ампер вдохновился и начал свои исследования.
Ученый провел серию экспериментов с параллельными проводниками, в которых доказал, что вокруг заряженной частицы образуется магнитное поле.
Благодаря своим наблюдениям он пришел к выводу, что если по проводникам пропускать ток в одном направлении, то они притягиваются, а если в разных направлениях — отталкиваются.

Это можно объяснить с помощью правила буравчика.
В первом случае видно, что магнитные поля каждого проводника идут навстречу наблюдателю в точке между ними, индукции интерферируют друг с другом, провода отталкиваются друг от друга.
И наоборот, во втором случае: в точке, где линии справа от лидера идут к наблюдателю, слева от него уходят.

Формулировки правила буравчика (винта) или правила правой руки для специальных случаев

Выше было сказано, что все различные формулировки правила буравчика (винта) или правила правой руки (и других подобных правил), включая все приведенные ниже, не являются необходимыми. Их знать необязательно, если вы знаете (хотя бы в одном из вариантов) описанное выше общее правило и знаете порядок множителей в формулах, содержащих векторное произведение.

Однако многие из описанных ниже правил хорошо адаптированы к частным случаям их применения и поэтому могут быть очень практичными и простыми для быстрого определения направления векторов в этих случаях 8.

Правило правой руки или буравчика (винта) для механического вращения скорости

Правило правой руки или буравчика (винта) для угловой скорости

Известно, что вектор скорости v → {displaystyle {vec {v}}} данной точки связан с вектором угловой скорости ω → {displaystyle {vec {omega}}} и вектором r → { displaystyle { vec { r}}} , проведенные из фиксированной точки в заданную точку, как их векторное произведение:

Читайте также: Выбираем стабилизатор напряжения для дома: система отопления нуждается в отдельной защите!

v → знак равно ω → × р → . { displaystyle { vec {v}} = { vec { omega}} times { vec {r}}.}

очевидно, поэтому для определения направления вектора угловой скорости применимы правило винта и правило правой руки, описанное выше для векторного произведения.

Этого в принципе достаточно.

Но в этом случае правила можно сформулировать еще проще и запоминающееся, так как речь идет о вполне реальном вращении:

Правило буравчика (винта): Если вращать винт (буравчик) в направлении вращения тела, он повернется (или отвернется) в том направлении, в котором направлена ​​угловая скорость.

Правило правой руки:
Если представить, что мы взяли тело в правую руку и вращаем его в ту сторону, куда указывают четыре пальца, то оттопыренный большой палец будет указывать в ту сторону, в которую направлена ​​угловая скорость при таком вращении.

Правило правой руки или буравчика (винта) для момента импульса

Правила определения направления момента количества движения точно такие же, что неудивительно, так как момент количества движения пропорционален угловой скорости с положительным коэффициентом 9.

Правило правой руки или буравчика (винта) для момента сил

В момент сил (момент)

M → знак равно ∑ я р → я × F → я { displaystyle { vec {M}} = sum _ {i} { vec {r}} _ {i} times { vec {F }}_{Я}}

(где F → я { displaystyle { vec {F}} _ {i}} — сила, приложенная к

точка в теле, р → я { displaystyle { vec {r}} _ {i}} — радиус-вектор, × { displaystyle times} — знак векторного умножения), р → я { displaystyle { vec {r}} _ {i),

правила тоже в общем-то одни и те же, но мы их формулируем в явном виде.

Правило буравчика (винта):
Если повернуть винт (буравчик) в ту сторону, куда стремятся силы повернуть тело, то винт повернется (или вывернется) в ту сторону, куда направлен момент этих сил.
Правило правой руки:
Если представить, что мы взяли тело в правую руку и попытаемся повернуть его в ту сторону, куда указывают четыре пальца (силы, пытающиеся повернуть тело, направлены в сторону этих пальцев), то оттопыренный большой палец будет указывать в направление, куда направлен крутящий момент (момент этих сил).

Правило правой руки и буравчика (винта) в магнитостатике и электродинамике

Для магнитной индукции (закона Био — Савара)

Правило буравчика (винта:
Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током
.

Правило правой руки:
Если взять проводник правой рукой так, чтобы оттопыренный большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление огибающих проводника линий магнитной индукции поля, создаваемого этим током, а значит направление вектора магнитной индукции, направленное всюду по касательной к этим линиям.

Для соленоида это сформулировано так:
Если взять соленоид правой рукой так, чтобы четыре пальца были направлены по ходу тока в витках, то отведенный в сторону большой палец покажет направление силовых линий магнитного поля внутри соленоида
.

Для тока в проводнике, движущемся в магнитном поле

Правило правой руки:
Если ладонь правой руки расположить так, чтобы охватить силовые линии магнитного поля, а согнутый большой палец направить вдоль движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

Для уравнений Максвелла

С момента работы ротора(обозначается сгнивший), используемые в двух уравнениях Максвелла, можно формально записать в виде векторного произведения (с оператором набла), а главное, потому что ротор векторного поля можно сравнить (является аналогией) с угловой скоростью 10 вращения жидкость, поле скорости потока которой представляет собой заданное векторное поле, мы можем использовать для ротора уже описанные выше формулировки правила для угловой скорости.

Таким образом, если повернуть буравчик в сторону закручивающегося векторного поля, он повернется в сторону вектора ротора этого поля.

Или: если четыре пальца правой руки, сжатой в кулак, указать в сторону вихря, то согнутый большой палец покажет направление ротора.

Отсюда следуют правила закона электромагнитной индукции, например: если указать согнутым большим пальцем правой руки направление магнитного потока через цепь, если он увеличивается, и обратное направление, если он уменьшается, то согнутые пальцы, охватывающие цепь, покажут противоположное (из-за знака минус в формуле) направление ЭДС в этой цепи, наведенной изменяющимся магнитным потоком.

Правила закона Ампера-Максвелла в целом совпадают с приведенными выше правилами для вектора магнитной индукции, создаваемой током, только в этом случае к электрическому току по цепи необходимо добавить ток скорости изменения электрическое поле через эту цепь и говорить о магнитном поле, когда дело доходит до циркуляции цепи.

Базис

Основа — несколько векторов, размещенных в пространстве. В этом случае базисные векторы представляют собой упорядоченный набор. При этом условии любой из векторов можно один раз представить в виде линейной комбинации всех векторов из этого множества. Алгоритм базовой мнемоники следующий: буравчик поворачивается вправо, при этом база X движется по короткому пути к базе Y, а значит, и к базе Z.

Для правила правой руки это будет выглядеть так:

1. Средний палец — это основание X. Он движется к указательному пальцу или основанию Y.
2. При таком движении направление правостороннее, а значит, оно направлено к основанию Z.

Для оснований также можно использовать правило часового колеса, но только с тремя стрелками и с направлением вращения вправо. Левое направление учитывается только при определенных условиях.

Объяснение названия

Большинство людей помнят упоминание об этом из курса физики, а именно из раздела электродинамики. Произошло это неспроста, ведь эту мнемосхему часто дают учащимся для упрощения понимания материала. На самом деле правило буравчика используется как в электричестве, для определения направления магнитного поля, так и в других разделах, например, для определения угловой скорости.

Буравчик — это инструмент для сверления отверстий небольшого диаметра в мягких материалах, современному человеку привычнее использовать в качестве примера штопор.

Важно! Предполагается, что буравчик, винт или штопор имеют правую резьбу, то есть направление вращения при закручивании — по часовой стрелке, т.е вправо.

Видео ниже дает полную формулировку правила буравчика, обязательно посмотрите его, чтобы получить полное представление: