Правило левой и правой руки
Перейти к содержимому

Правило левой и правой руки

  • автор:

Как пользоваться правилом правой и левой руки

В XIX веке ученые обнаружили, что между магнетизмом и электричеством есть связь. В это же время сформировалось понятие магнитного поля, впервые обнаруженное датским ученым-физиком Х. Эрстедом. После этого открытия различные ученые, проводя эксперименты, установили широкий спектр действия поля, зачастую выходящий за рамки исследуемого объекта, а также его круговое вращение.

В дальнейшем было установлено направление действия магнетизма и разносторонность его влияния, которое меняется от расположения полюса и силы, оказывающих влияние на проводник.

По результатам экспериментов были сформированы правила левой и правой руки. С помощью первого выявляют направленность сил, влияющих на проводящий материал, а при помощи второго — направленность магнитных линий.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

С целью наглядности были приняты специальное определение и другие обозначения. Поле изображается в виде концентрических линий. Сила действующего поля тем выше, чем чаще они расположены относительно друг друга. Каждая из них получается замкнутой и параллельной с соседними.

Если известно их направление, становится известной направленность вектора магнитной индукции и наоборот. Потому что направление вектора будет соприкасаться с каждой точкой этих линий.

Что определяет правило левой руки

Сила Ампера FA всегда перпендикулярна направлению тока в проводнике и вектору индукции \[\bar\] магнитного поля. Для определения направления силы Ампера используют правило левой руки:

Расположив ладонь левой руки так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора индукции магнитного поля входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока, можно увидеть что отогнутый на 90° большой палец указывает направления действия силы Ампера.

Интерпретация для точечного заряда

Согласно закону Ампера на проводник с током в магнитном поле действует сила, рассматриваемая как результат действий магнитного поля на все существующие в проводнике заряды. Можно сделать вывод, что магнитное поле действует с силой на все движущиеся заряды.

Выражение для силы, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, впервые вывел голландский физик Хендрик Антон Лоренц в 1985 году: Fл = qυB sin α. В его честь эта сила называется силой Лоренца.

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки:

Расположив левую руку так, чтобы перпендикулярная к скорости υ составляющая вектора индукции B магнитного поля входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление движения положительно заряженной частицы, можно увидеть что отогнутый на 90° большой палец указывает направление силы Лоренца Fл, действующей на частицу со стороны магнитного поля.

Для отрицательно заряженной частицы (например, для электрона) направление силы будет противоположным.

Еще один вариант определения силы Лоренца:

Если расположить три пальца левой руки — указательный, средний, большой — под углом 90° друг к другу, большой будет показывать направление силы Лоренца, указательный — направление магнитного поля, а средний — направление тока в проводнике.

Рука

Применение на практике, формула

Сила Лоренца из-за перпендикулярности вектору скорости не изменяет модуль скорости, а может изменить только ее направление. Значит, сила Лоренца работы не совершает. Отсюда следует вывод: при однородности поля и при движении частицы перпендикулярно к магнитной индукции поля, ее траектория будет описывать окружность, плоскость которой перпендикулярна магнитному полю.

Применение на практике, формула

Ускорение частицы a = υ 2 /R (R — радиус окружности) направлено к центру окружности. Используя второй закон Ньютона, можно найти период обращения частицы по окружности.

blobid1644578641754.jpg

Радиус окружности, описываемой частицей в магнитном поле: R = (mυ)/(qB).

При направлении скорости к индукции магнитного поля под углом, движение заряда можно представить в виде двух независимых движений:

  • равномерного вдоль поля υ|||| — составляющая вектора скорости, параллельная вектору индукции B магнитного поля);
  • по окружности радиусом R в плоскости, перпендикулярной вектору B, с постоянной по модулю скоростью υ — составляющая вектора скорости, перпендикулярная вектору индукции B магнитного поля).

После сложения обоих движений возникнет движение по винтовой линии, ось которой параллельна магнитному полю.

blobid1644581390660.jpg

Период этого движения определяется по формуле:

blobid1644584922652.jpg

Правило буравчика для правой руки

Джеймсом Клерком Максвеллом было предложено правило буравчика для определения направления вектора индукции магнитного поля прямого тока:

Направление вектора магнитной индукции магнитного поля соответствует направлению вращения буравчика (правого винта) если движение острия буравчика совпадает с направлением тока в проводнике.

Описание простым языком

Для определения направления линий индукции магнитного поля прямолинейного проводника с током используется правило обхвата правой руки:

Проводник мысленно обхватывается правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, тогда остальные пальцы окажутся согнуты в направлении линий индукции магнитного поля.

Сформулированные алгоритмы применимы и для катушек с током. Но в таком случае будет разница во вращении рукоятки буравчика таким образом, чтобы это движение совпадало с направлением токов в витках. При этом продвижение винта буравчика будет указывать на ориентацию вектора магнитных линий в соленоиде.

blobid1644670151449.jpg

При охвате правой рукой (условно) катушки так, чтобы направление тока в витках совпадало с пространственным расположением пальцев, большой палец будет указывать ориентацию вектора электромагнитных линий внутри катушки.

Формула для произведения векторов

blobid1644668310246.jpg

  1. Если согнуть пальцы правой руки и направить в сторону кратчайшего пути с целью совместить вектор-сомножитель с другим сомножителем (векторы выходят из одной точки), то по отведенному в сторону большому пальцу можно определить направление аксиального вектора.
  2. Если правую ладонь расположить таким образом, чтобы получилось совпадение большого пальца с первым вектором-сомножителем, а указательного — со вторым, то отведенный в сторону средний палец совпадет с направлением вектора произведения.

Для базисов

Выбор правила для определения положительного направления векторного произведения и для положительного базиса (системы координат) в трехмерном пространстве тесно взаимосвязаны.

blobid1644669123851.jpg

Левая и правая (на рисунке соответственно слева и справа) декартовы системы координат (левый и правый базисы) считаются положительными. Принято использовать по умолчанию правый (это общепринятое соглашение; но при явной оговорке особых причин возможно отойти от него).

Если вращать буравчик и векторы так, чтобы первый базисный вектор кратчайшим образом стремился ко второму, то буравчик (винт) будет завинчиваться в направлении третьего базисного вектора, если это правый базис.

Примеры решения задач по электротехнике

Дано: длина проводника — 20 см, сила тока, протекающая в нем — 300 мА, угол между проводником и вектором магнитной индукции — 45°. Величина магнитной индукции — 0,5 Тл.

Найти: силу однородного магнитного поля, воздействующую на проводник.

Решение: необходимо применять основную формулу — Fa = B ⋅ I ⋅ L ⋅ sin α. Подставив нужные значения, получаем: Fa = 0,5 Тл ⋅ 0,3А ⋅ 0,2 м ⋅ (√2/2) = 0,03 Н.

Дано: альфа-частица влетает в магнитное поле с индукцией 1 Тл перпендикулярно силовым линиям.

Найти: момент импульса частицы относительно центра окружности, по которой она будет двигаться.

Когда частица влетает в поле перпендикулярно силовым линиям, на нее начинает действовать сила Лоренца, которая выполняет роль центростремительной силы.

Радиус окружности, по которой будет двигаться частица: R=mυ/QB.

blobid1644669954020.jpg

Момент импульса частицы относительно центра окружности вычисляется по формуле:

Правило правой и левой руки в физике

Связь между электричеством и магнетизмом обнаружили только в XIX веке. С тех пор люди имеют представление о магнитном поле. Первым его обнаружил датский физик Х.Эрстед. После его открытия многими учеными была проведена серия опытов, в ходе которых было открыто, что поле это широкого спектра действия (может выходить за рамки объекта) и имеет круговой характер движения. Далее исследовали направление этого движения. Определили, что оно может быть направлено в разные стороны в зависимости от расположения полюсов и сил, действующих на проводник. Так были открыты и сформулированы правила правой и левой руки. Одно из них определяет направление магнитных линий, другое — действующих на проводник сил.

Примечание

Магнитное поле было принято обозначать специальными магнитными линиями (или линиями магнитной индукции): чем «гуще» линии, тем больше значение действующей силы магнитного поля.

Силовые линии

Примечание

Магнитные линии замкнутые и не свиваются.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примечание

Зная направление линий, можно определить направление вектора магнитной индукции, и наоборот. Потому что вектор направлен по касательной к каждой точке магнитных линий.

Хоть определение правила буравчика (винта\правой руки) и сформулировано ученым-физиком Петром Буравчиком, название происходит от специального инструмента с «правой» резьбой — буравчика или винта. Было замечено, что при вкручивании его в землю резьба движется по часовой стрелке, то есть вправо. Так было определено направление силовых линий магнитного поля.

Правило левой руки было введено следом. Оно помогает определить направление воздействия на сам проводник.

Правило правой руки, определение

Определение

Если направление движения буравчика совпадает с направлением тока внутри проводника, то ручка буравчика показывает направление вектора магнитной индукции.

Примечание

Как пользоваться:

  • обхватить проводник ладонью правой руки;
  • большой палец направить вверх;
  • остальные пальцы покажут направление силовых линий магнитного поля этого тока (равно и направление вектора магнитной индукции).

Правило правой руки

Примечание

Ток всегда течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим, то есть от «плюса» к «минусу».

Смысл правила

Легко понять правило буравчика на примере обычного штопора. Он и выступает в роли буравчика как специального инструмента с резьбой, направленной вправо (вкручивается по часовой стрелке).

Применение

Можно использовать не только в электричестве — для определения направления магнитного поля. Также помогает определять угловую скорость.

Правило правой руки для соленоида

Определение

Соленоидом называется катушка с большим количеством витков. Постоянный, направляемый магнит.

Магнитное поле соленоида

Формулировка

Если направление тока в соленоиде совпадает с направлением пальцев правой руки, то вытянутый большой палец покажет направление вектора магнитной индукции для этого соленоида.

Определение полюсов соленоида

Правило левой руки

Нельзя объединять и путать с правилом буравчика. Их применяют с разными целями.

Что определяет

Определяет направление двух сил:

  • силы Лоренца;
  • силы Ампера.

Сила Лоренца, применение, формула

Применение: нужно расположить три пальца левой руки (указательный, большой средний) под прямым углом друг к другу. Тогда большой покажет направление силы Лоренца, указательный (направленный вниз) определит направление магнитного поля, а средний — направление тока в проводнике.

Сила Лоренца

Сила Ампера, формула

Определение

Если четыре вытянутых пальца левой руки расположены в направлении тока в проводнике, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то большой палец, направленный под прямым углом, покажет направление силы Ампера магнитного поля, действующей на данный проводник.

Правило левой руки

\(F_A=B\times J\times L\sin\left(\alpha\right)\)

Примеры задач в физике, электротехнике

Пример 1

Простые задачи по физике на определение направления силы Ампера по правилу левой руки.

Задача

Дан магнит: слева север, справа юг. Куда направлена сила Ампера?

Решение

Сила Ампера

  • ток направлен всегда от юга к северу (от положительного к отрицательному концу);
  • представим, что берем этот магнит в левую руку;
  • располагаем четыре пальца (кроме большого) по направлению тока (справа налево, от юга к северу);
  • расположение поставленного под прямым углом большого пальца покажет нам, что сила Ампера направлена вниз. Отмечаем:

Пример 2

Теперь север расположен справа, а юг слева.

Решение: ориентируясь на предыдущую задачу, можно сразу сделать вывод, что здесь сила Ампера будет направлена вверх. Либо снова проверить это, расположив правую руку по правилу левой руки. Отмечаем направление:

Сила Ампера 2

Более сложные задачи.

Пример 3

Задача

Определите силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45º к вектору магнитной индукции. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

Решение

\(F_A=B\times J\times L\sin\left(\alpha\right)\)

Пример 4

Задача

Определить силу, оказывающую действие на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45º к вектору магнитной индукции.

Решение

Правило левой и правой руки

Между походом в ресторан и походом в строительную компанию есть что-то общее. Например, правило правой и левой руки.

Когда человек приходит в ресторан, ему предлагают меню, где список блюд обычно расположен слева, а цены – справа. И тогда посетитель или закрывает цены правой рукой и выбирает то, что действительно хочет, или смотрит на правую сторону и берет то, что ему больше по карману.

В строительном бизнесе всё точно так же. Когда к нам в Vesco приходит клиент, он или выбирает то, что для него важно – надежность, долгосрочность, современную архитектуру, функциональность, а компания предоставляет ему приемлемый прайс-лист – или же пытается что-то придумать и оптимизировать, чтобы влезть в бюджет.
Как правило, попытки такой “оптимизации” идут за счет того, чтобы исключить какие-то работы.

Поэтому уже на этапе знакомства, если мы видим, что человек выбирает услуги по правилу левой руки, то это не совсем наш клиент.

Скорее, ему нужно ориентироваться на фирмы в другом ценовом сегменте, таких тоже много. Вот только в большинстве случаев по факту цена оказывается совсем не такой уже низкой, потому что в процессе всплывает множество пунктов, не включенных в изначальную смету, да и в будущем тоже может всплыть целый ряд проблем.

Обращаете ли вы внимание на “правило правой и левой руки” в своем бизнесе?

Обсудить эту тему можете в комментариях к этому посту на моей личной странице в Facebook.

Алексей Аверьянов, Генеральный директор Vesco Group

  • Подписывайтесь на мой канал VDT на YouTube
  • Следите за новостями Telegram — #VDT

Подразделения компании:

  • Vesco Realty — Продажа элитной недвижимости
  • Vesco Construction — Проектирование и строительство
  • Vesco Consulting — Девелопмент и консалтинг

правила левой и правой руки в физике.. объясните пожалуйста

Правило правой руки — правило определяющее направление линий магнитной индукции прямолинейного проводника с током: Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции.
Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки.
Правило левой определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой расположить так, чтобы в нее входили линии индукции магнитного поля, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. На отрицательный заряд сила со стороны магнитного поля действует в противоположном направлении.

Правило правой руки
Расположите правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а большой палец, отогнутый на 90 градусов показывал направление движения проводника относительно магнитного поля. Тогда ладонь (4 остальные пальца) покажут направление ЭДС.

Правило левой руки
Нужно расположить левую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, четыре вытянутых пальца показывали направление тока, тогда большой палец, отогнутый на 90градусов в плоскости ладони, покажет направление действия электромагнитной силы.
Вот и все. Просто и понятно, только не забывайте, где у Вас левая рука и где на ней большой палец!

Остальные ответы

Правило левой руки-для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Правило правой руки-для определения направления эдс в проводнике, движущемся в магнитном поле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *