La regla del cardán, la mano derecha y la mano izquierda han encontrado una amplia aplicación en la física. Se necesitan reglas mnemotécnicas para la memorización fácil e intuitiva de la información. Por lo general, se trata de una aplicación de cantidades y conceptos complejos a cosas caseras e improvisadas. El primero en formular estas reglas es el físico Pyotr Buravchik. Esta regla se refiere al mnemónico y está estrechamente relacionada con la regla de la mano derecha, su tarea es determinar la dirección de los vectores axiales para una dirección conocida de la base. Esto es lo que dicen las enciclopedias, pero te lo contamos con palabras sencillas, de forma breve y clara.
Contenido:
- Explicación del nombre
- Cómo está conectado el campo magnético con el cardán y las manos
- Campo magnético en el solenoide
- Determinación de la dirección de la corriente con un cardán.
- Que tiene que ver con la mano izquierda
- conclusiones
Explicación del nombre
La mayoría de la gente recuerda la mención de esto en el curso de física, es decir, en la sección de electrodinámica. Sucedió por una razón, porque este mnemotécnico a menudo se les da a los estudiantes para simplificar la comprensión del material. De hecho, la regla del cardán se utiliza tanto en electricidad, para determinar la dirección del campo magnético, como en otras secciones, por ejemplo, para determinar la velocidad angular.
Un cardán significa una herramienta para perforar agujeros de diámetro pequeño en materiales blandos; para una persona moderna, será más común poner un sacacorchos como ejemplo.
¡Importante! Se supone que el barreno, tornillo o sacacorchos tiene una rosca a la derecha, es decir, la dirección de su rotación, cuando se atornilla, es en el sentido de las agujas del reloj, es decir. A la derecha.
El video a continuación proporciona la redacción completa de la regla del cardán, asegúrese de verlo para comprender todo el punto:
Cómo está conectado el campo magnético con el cardán y las manos
En los problemas de física, en el estudio de magnitudes eléctricas, a menudo se enfrentan a la necesidad de encontrar la dirección de la corriente, según el vector de inducción magnética y viceversa. Además, estas habilidades serán necesarias al resolver problemas y cálculos complejos relacionados con el campo magnético de los sistemas.
Antes de proceder con la consideración de las reglas, quiero recordarles que la corriente fluye desde un punto con un potencial alto a un punto con uno más pequeño. Se puede decir de manera más simple: la corriente fluye de más a menos.
La regla del cardán tiene el siguiente significado: cuando la punta del cardán se atornilla en la dirección de la corriente, el mango girará en la dirección del vector B (el vector de las líneas de inducción magnética).
La regla de la mano derecha funciona así:
Coloca tu pulgar como si estuvieras mostrando "¡clase!", Luego gira tu mano para que la dirección de la corriente y el dedo coincidan. Entonces los cuatro dedos restantes coincidirán con el vector de campo magnético.
Un claro desglose de la regla de la mano derecha:
Para ver esto más claramente, realice un experimento: espolvoree virutas de metal sobre papel, haga una hoja agujero y enhebre el cable, después de aplicarle corriente, verá que las virutas están agrupadas en concéntricas círculos.
Campo magnético en el solenoide
Todo lo anterior es cierto para un conductor recto, pero ¿qué pasa si el conductor está enrollado en una bobina?
Ya sabemos que cuando la corriente fluye alrededor de un conductor, se crea un campo magnético, una bobina es un alambre enrollado en anillos alrededor de un núcleo o mandril muchas veces. En este caso, el campo magnético se amplifica. El solenoide y la bobina son básicamente lo mismo. La característica principal es que las líneas del campo magnético se ejecutan de la misma manera que en la situación con un imán permanente. El solenoide es un análogo controlado de este último.
La regla de la mano derecha para un solenoide (bobina) nos ayudará a determinar la dirección del campo magnético. Si sostiene la bobina en su mano de modo que cuatro dedos apunten en la dirección del flujo de corriente, entonces su pulgar apuntará al vector B en el medio de la bobina.
Si gira el cardán a lo largo de los giros, nuevamente en la dirección de la corriente, es decir, desde el terminal "+" al terminal "-" del solenoide, entonces el extremo afilado y la dirección del movimiento son los mismos que los del vector de inducción magnética.
En palabras simples, donde gira el cardán, las líneas del campo magnético salen. Lo mismo es cierto para una vuelta (conductor circular)
Determinación de la dirección de la corriente con un cardán.
Si conoce la dirección del vector B - inducción magnética, puede aplicar fácilmente esta regla. Mueva mentalmente el pulgar a lo largo de la dirección del campo en la bobina con la parte afilada hacia adelante, respectivamente, la rotación en el sentido de las agujas del reloj a lo largo del eje de movimiento mostrará dónde fluye la corriente.
Si el cable está recto, gire el sacacorchos a lo largo del vector indicado para que este movimiento sea en el sentido de las agujas del reloj. Sabiendo que tiene una rosca a la derecha, la dirección en la que se atornilla coincide con la corriente.
Que tiene que ver con la mano izquierda
No confunda el cardán y la regla de la mano izquierda, es necesario para determinar la fuerza que actúa sobre el conductor. La palma estirada de la mano izquierda se coloca a lo largo de la guía. Los dedos apuntan en la dirección de la corriente I. Las líneas del campo pasan por la palma abierta. El pulgar coincide con el vector de fuerza: este es el significado de la regla de la mano izquierda. Esta fuerza se llama fuerza amperio.
Puede aplicar esta regla a una partícula cargada individual y determinar la dirección de 2 fuerzas:
- Lorenz.
- Amperio.
Imagínese una partícula cargada positivamente moviéndose en un campo magnético. Las líneas del vector de inducción magnética son perpendiculares a la dirección de su movimiento. Debe colocar su palma izquierda abierta con los dedos en la dirección del movimiento de carga, el vector B debe penetrar la palma, luego el pulgar indicará la dirección del vector Fа. Si la partícula es negativa, los dedos se enfrentan a la trayectoria de carga.
Si en algún momento no entendió, el video muestra claramente cómo usar la regla de la mano izquierda:
¡Es importante saberlo! Si tienes un cuerpo y sobre él actúa una fuerza que tiende a girarlo, gira el tornillo en esta dirección y determinarás hacia dónde se dirige el momento de fuerza. Si hablamos de velocidad angular, entonces la situación es la siguiente: cuando el sacacorchos gira en una dirección con la rotación del cuerpo, se atornillará en la dirección de la velocidad angular.
conclusiones
Es muy fácil dominar estos métodos para determinar la dirección de fuerzas y campos. Tales reglas mnemotécnicas en la electricidad facilitan enormemente las tareas de los escolares y estudiantes. Incluso una tetera llena puede manejar el cardán si ha abierto el vino con un sacacorchos al menos una vez. Lo principal es no olvidar por dónde fluye la corriente. Repito que el uso del cardán y la mano derecha se usa con mayor frecuencia en ingeniería eléctrica.
Por último, te recomendamos ver el video, gracias al cual puedes entender con un ejemplo qué es la regla del gimbal y cómo aplicarla en la práctica:
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