Zasada gimbala, prawej i lewej ręki

Zasada gimbala, prawej i lewej ręki znalazła szerokie zastosowanie w fizyce. Reguły mnemoniczne są potrzebne do łatwego i intuicyjnego zapamiętywania informacji. Zwykle jest to zastosowanie złożonych ilości i pojęć do rzeczy domowych i improwizowanych. Pierwszym, który sformułował te zasady, jest fizyk Piotr Burawczik. Zasada ta nawiązuje do mnemoniki i jest ściśle związana z zasadą prawej ręki, jej zadaniem jest wyznaczenie kierunku wektorów osiowych dla znanego kierunku podstawy. Tak mówią encyklopedie, ale powiemy Ci o tym prostymi słowami, krótko i wyraźnie.

Wyjaśnienie nazwy

Większość ludzi pamięta wzmiankę o tym z kursu fizyki, a konkretnie z sekcji elektrodynamiki. Stało się tak nie bez powodu, ponieważ ten mnemonik jest często podawany uczniom, aby ułatwić zrozumienie materiału. W rzeczywistości reguła gimbala jest używana zarówno w elektryczności, aby określić kierunek pola magnetycznego, jak i w innych sekcjach, na przykład do określenia prędkości kątowej.

Gimbal to narzędzie do wiercenia otworów o małych średnicach w miękkich materiałach, dla współczesnego człowieka częstszym przykładem będzie korkociąg.

Ważny! Zakłada się, że świder, śruba lub korkociąg ma gwint prawoskrętny, to znaczy kierunek jego obrotu po wkręceniu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, tj. w prawo.

Poniższy film przedstawia pełne sformułowanie zasady gimbala, pamiętaj, aby zrozumieć cały punkt:

Jak pole magnetyczne jest połączone z gimbalem i dłońmi

W problemach fizycznych, w badaniu wielkości elektrycznych, często stają przed koniecznością znalezienia kierunku prądu zgodnie z wektorem indukcji magnetycznej i odwrotnie. Umiejętności te będą również wymagane przy rozwiązywaniu złożonych problemów i obliczeń związanych z polem magnetycznym układów.

Zanim przejdę do rozważania reguł, chciałbym przypomnieć, że prąd płynie z punktu o dużym potencjale do punktu o mniejszym. Można powiedzieć prościej - prąd płynie od plusa do minusa.

Zasada gimbala ma następujące znaczenie: gdy końcówka gimbala jest wkręcana w kierunku prądu, uchwyt będzie się obracał w kierunku wektora B (wektora linii indukcji magnetycznej).

Zasada prawej ręki działa tak:

Połóż kciuk tak, jakbyś pokazywał „klasę!”, Następnie obróć rękę tak, aby kierunek prądu i palca pokrywały się. Wtedy pozostałe cztery palce zbiegną się z wektorem pola magnetycznego.

Wyraźny podział zasady prawej ręki:

Aby zobaczyć to wyraźniej, przeprowadź eksperyment - posyp opiłkami metalu na papierze, zrób w arkuszu otwór i przepuść drut, po doprowadzeniu do niego prądu zobaczysz, że żetony są zgrupowane w koncentryczne kręgi.

Pole magnetyczne w elektromagnesie

Wszystko to dotyczy prostego przewodnika, ale co, jeśli przewodnik jest nawinięty w cewkę?

Wiemy już, że gdy prąd przepływa wokół przewodnika, powstaje pole magnetyczne, cewka jest drutem nawiniętym w pierścienie wokół rdzenia lub trzpienia wielokrotnie. W tym przypadku pole magnetyczne jest wzmacniane. Elektromagnes i cewka to w zasadzie to samo. Główną cechą jest to, że linie pola magnetycznego przebiegają w taki sam sposób, jak w przypadku magnesu trwałego. Solenoid jest kontrolowanym analogiem tego ostatniego.

Reguła prawej ręki dla solenoidu (cewki) pomoże nam określić kierunek pola magnetycznego. Jeśli trzymasz cewkę w dłoni tak, aby cztery palce były zwrócone w kierunku przepływu prądu, kciuk wskaże wektor B pośrodku cewki.

Jeśli przekręcisz gimbala wzdłuż zwojów, ponownie w kierunku prądu, tj. od zacisku „+” do zacisku „-” elektrozaworu, to ostry koniec i kierunek ruchu są takie same jak wektor indukcji magnetycznej.

W prostych słowach, tam gdzie obracasz gimbala, linie pola magnetycznego wychodzą tam. To samo dotyczy jednego zwoju (przewodnik okrągły)

Wyznaczanie kierunku prądu za pomocą gimbala

Jeśli znasz kierunek wektora B - indukcja magnetyczna, możesz łatwo zastosować tę zasadę. Przesuń w myślach kciuk wzdłuż kierunku pola w cewce z ostrą częścią do przodu, odpowiednio, obrót w prawo wzdłuż osi ruchu pokaże, gdzie płynie prąd.

Jeśli drut jest prosty, obróć korkociąg wzdłuż wskazanego wektora tak, aby ten ruch był zgodny z ruchem wskazówek zegara. Wiedząc, że ma gwint prawoskrętny - kierunek wkręcania pokrywa się z prądem.

Co ma wspólnego z lewą ręką

Nie myl gimbala z regułą lewej ręki, konieczne jest określenie siły działającej na przewodnik. Wyprostowana dłoń lewej ręki jest umieszczona wzdłuż prowadnicy. Palce wskazują w kierunku prądu I. Linie pola przechodzą przez otwartą dłoń. Kciuk pokrywa się z wektorem siły - takie jest znaczenie reguły lewej ręki. Ta siła nazywana jest siłą Ampera.

Możesz zastosować tę zasadę do pojedynczej naładowanej cząstki i określić kierunek 2 sił:

1. Lorenza.
2. Amper.

Wyobraź sobie dodatnio naładowaną cząsteczkę poruszającą się w polu magnetycznym. Linie wektora indukcji magnetycznej są prostopadłe do kierunku jego ruchu. Należy przyłożyć otwartą lewą dłoń palcami w kierunku ruchu ładunku, wektor B powinien przebić dłoń, a następnie kciuk wskaże kierunek wektora Fа. Jeśli cząsteczka jest ujemna, palce są skierowane w stronę ścieżki ładowania.

Jeśli w pewnym momencie nie zrozumiałeś, wideo wyraźnie pokazuje, jak używać reguły lewej ręki:

Warto wiedzieć! Jeśli masz ciało i działa na nie siła, która ma tendencję do obracania go, przekręć śrubę w tym kierunku, a określisz, gdzie skierowany jest moment siły. Jeśli mówimy o prędkości kątowej, to sytuacja wygląda następująco: gdy korkociąg kręci się w jednym kierunku wraz z obrotem ciała, to wkręca się w kierunku prędkości kątowej.

wnioski

Opanowanie tych metod określania kierunku sił i pól jest bardzo łatwe. Takie zasady mnemoniczne w elektryczności znacznie ułatwiają zadania uczniom i studentom. Nawet pełny czajniczek poradzi sobie z gimbalem, jeśli przynajmniej raz otworzył wino korkociągiem. Najważniejsze, aby nie zapomnieć, gdzie płynie prąd. Powtarzam, że zastosowanie gimbala i prawej ręki jest najczęściej z powodzeniem stosowane w elektrotechnice.

Na koniec polecamy obejrzenie filmu, dzięki któremu na przykładzie można zrozumieć, czym jest reguła gimbala i jak ją zastosować w praktyce:

Prawdopodobnie nie wiesz:

• Zależność rezystancji przewodnika od temperatury
• Jak zostać elektrykiem
• Co to jest faza, zero i ziemia?
• Testy elektrotechniczne