Regel des Gimbals, rechte und linke Hand

Die Regel des Gimbals, der rechten und der linken Hand haben in der Physik breite Anwendung gefunden. Zum einfachen und intuitiven Auswendiglernen von Informationen werden Mnemonikregeln benötigt. Normalerweise ist dies eine Anwendung komplexer Mengen und Konzepte auf Haushalts- und improvisierte Dinge. Der erste, der diese Regeln formuliert, ist der Physiker Pjotr ​​Buravchik. Diese Regel bezieht sich auf die Mnemonik und ist eng mit der Regel der rechten Hand verwandt, deren Aufgabe es ist, die Richtung von Achsenvektoren für eine bekannte Richtung der Basis zu bestimmen. Das sagen die Enzyklopädien, aber wir werden es Ihnen in einfachen Worten, kurz und klar sagen.

Erklärung des Namens

Die meisten Leute erinnern sich an die Erwähnung aus dem Physikkurs, nämlich dem Abschnitt Elektrodynamik. Dies geschah aus einem bestimmten Grund, denn diese Gedächtnisstütze wird den Schülern oft gegeben, um das Verständnis des Materials zu vereinfachen. Tatsächlich wird die Kardanregel sowohl in der Elektrizität verwendet, um die Richtung des Magnetfelds zu bestimmen, als auch in anderen Abschnitten, beispielsweise zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit.

Ein Gimbal ist ein Werkzeug zum Bohren von Löchern mit kleinem Durchmesser in weiche Materialien; für einen modernen Menschen wird es eher üblich sein, einen Korkenzieher als Beispiel zu nennen.

Wichtig! Es wird davon ausgegangen, dass der Bohrer, die Schraube oder der Korkenzieher ein Rechtsgewinde hat, d. h. die Drehrichtung ist beim Einschrauben im Uhrzeigersinn, d. Nach rechts.

Das folgende Video enthält den vollständigen Wortlaut der Gimbal-Regel. Achten Sie darauf, den ganzen Punkt zu verstehen:

Wie das Magnetfeld mit dem Gimbal und den Händen verbunden ist

Bei physikalischen Problemen, beim Studium elektrischer Größen, müssen sie oft die Richtung des Stroms gemäß dem Vektor der magnetischen Induktion finden und umgekehrt. Diese Fähigkeiten werden auch bei der Lösung komplexer Probleme und Berechnungen im Zusammenhang mit dem Magnetfeld von Systemen benötigt.

Bevor ich mit der Betrachtung der Regeln fortfahre, möchte ich Sie daran erinnern, dass der Strom von einem Punkt mit einem hohen Potenzial zu einem Punkt mit einem kleineren fließt. Es kann einfacher gesagt werden - der Strom fließt von Plus nach Minus.

Die Gimbal-Regel hat folgende Bedeutung: Wird die Gimbal-Spitze entlang der Stromrichtung verschraubt, dreht sich der Griff in Richtung des Vektors B (dem Vektor der magnetischen Induktionslinien).

Die Rechte-Hand-Regel funktioniert wie folgt:

Platzieren Sie Ihren Daumen, als ob Sie "Klasse!" zeigen würden, und drehen Sie dann Ihre Hand so, dass die Richtung des Stroms und des Fingers übereinstimmen. Dann fallen die restlichen vier Finger mit dem Magnetfeldvektor zusammen.

Eine klare Aufschlüsselung der Rechte-Hand-Regel:

Um dies klarer zu sehen, führen Sie ein Experiment durch - streuen Sie Metallspäne auf Papier, machen Sie ein Blatt Loch und führen Sie den Draht durch, nachdem Sie Strom angelegt haben, werden Sie sehen, dass die Chips konzentrisch gruppiert sind Kreise.

Magnetfeld im Magneten

All dies gilt für einen geraden Leiter, aber was ist, wenn der Leiter zu einer Spule gewickelt ist?

Wir wissen bereits, dass, wenn Strom um einen Leiter fließt, ein Magnetfeld erzeugt wird, eine Spule ist ein Draht, der viele Male zu Ringen um einen Kern oder Dorn gewickelt ist. In diesem Fall wird das Magnetfeld verstärkt. Magnet und Spule sind im Grunde dasselbe. Hauptmerkmal ist, dass die magnetischen Feldlinien wie bei einem Permanentmagneten verlaufen. Der Elektromagnet ist ein gesteuertes Analogon zu letzterem.

Die Rechte-Hand-Regel für eine Magnetspule (Spule) hilft uns, die Richtung des Magnetfelds zu bestimmen. Wenn Sie die Spule so in der Hand halten, dass vier Finger in Richtung des Stromflusses zeigen, zeigt Ihr Daumen auf den Vektor B in der Mitte der Spule.

Wenn Sie den Gimbal entlang der Kurven drehen, wieder in Strömungsrichtung, d.h. vom "+"-Anschluss zum "-"-Anschluss des Solenoids, dann sind das scharfe Ende und die Bewegungsrichtung gleich dem magnetischen Induktionsvektor.

In einfachen Worten, wo Sie den Gimbal drehen, gehen die magnetischen Feldlinien nach außen. Das gleiche gilt für eine Windung (Rundleiter)

Bestimmung der Stromrichtung mit einem Gimbal

Wenn Sie die Richtung des Vektors B kennen - magnetische Induktion, können Sie diese Regel leicht anwenden. Bewegen Sie den Daumen gedanklich entlang der Feldrichtung in der Spule mit dem scharfen Teil nach vorne, bzw. eine Drehung im Uhrzeigersinn entlang der Bewegungsachse zeigt an, wo der Strom fließt.

Wenn der Draht gerade ist, drehen Sie den Korkenzieher entlang des angezeigten Vektors, sodass diese Bewegung im Uhrzeigersinn erfolgt. Mit dem Wissen, dass es ein Rechtsgewinde hat - die Richtung, in der es eingeschraubt wird, stimmt mit der Stromstärke überein.

Was hat das mit der linken Hand zu tun

Verwechseln Sie nicht den Gimbal und die linke Handregel, sie wird benötigt, um die auf den Leiter wirkende Kraft zu bestimmen. Die gestreckte Handfläche der linken Hand wird entlang der Führung positioniert. Die Finger zeigen in Stromrichtung I. Die Linien des Feldes gehen durch die offene Handfläche. Der Daumen fällt mit dem Kraftvektor zusammen - das ist die Bedeutung der linken Handregel. Diese Kraft wird Amperekraft genannt.

Sie können diese Regel auf ein einzelnes geladenes Teilchen anwenden und die Richtung von 2 Kräften bestimmen:

1. Lorenz.
2. Ampere.

Stellen Sie sich ein positiv geladenes Teilchen vor, das sich in einem Magnetfeld bewegt. Die Linien des magnetischen Induktionsvektors stehen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung. Sie müssen Ihre offene linke Handfläche mit den Fingern in Richtung der Ladungsbewegung legen, Vektor B sollte die Handfläche durchdringen, dann zeigt der Daumen die Richtung des Vektors F an. Ist das Teilchen negativ, sind die Finger dem Ladungspfad zugewandt.

Wenn Sie es irgendwann nicht verstanden haben, zeigt das Video anschaulich, wie Sie die linke Handregel anwenden:

Es ist wichtig zu wissen! Wenn Sie einen Körper haben und eine Kraft darauf einwirkt, die dazu neigt, ihn zu drehen, drehen Sie die Schraube in diese Richtung, und Sie bestimmen, wohin das Kraftmoment gerichtet ist. Wenn wir von Winkelgeschwindigkeit sprechen, dann ist die Situation wie folgt: Wenn sich der Korkenzieher mit der Drehung des Körpers in eine Richtung dreht, wird er in Richtung der Winkelgeschwindigkeit schrauben.

Schlussfolgerungen

Es ist sehr einfach, diese Methoden zur Bestimmung der Richtung von Kräften und Feldern zu beherrschen. Solche mnemonischen Regeln in der Elektrizität erleichtern die Aufgaben von Schülern und Studenten erheblich. Auch eine volle Teekanne kommt mit dem Gimbal zurecht, wenn er den Wein mindestens einmal mit einem Korkenzieher geöffnet hat. Die Hauptsache ist, nicht zu vergessen, wo der Strom fließt. Ich wiederhole, dass der Einsatz des Gimbals und der rechten Hand am häufigsten in der Elektrotechnik erfolgreich eingesetzt wird.

Schließlich empfehlen wir Ihnen, das Video anzusehen, dank dem Sie anhand von Beispielen verstehen können, was die Gimbal-Regel ist und wie man sie in der Praxis anwendet:

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