La regola del gimbal, la mano destra e la mano sinistra hanno trovato ampia applicazione in fisica. Sono necessarie regole mnemoniche per la memorizzazione facile e intuitiva delle informazioni. Di solito si tratta di un'applicazione di quantità e concetti complessi a cose domestiche e improvvisate. Il primo a formulare queste regole è il fisico Pyotr Buravchik. Questa regola si riferisce al mnemonico ed è strettamente correlata alla regola della mano destra, il suo compito è determinare la direzione dei vettori assiali per una direzione nota della base. Questo è ciò che dicono le enciclopedie, ma te lo racconteremo con parole semplici, in modo sintetico e chiaro.
Contenuto:
- Spiegazione del nome
- Come il campo magnetico è connesso con il gimbal e le mani
- Campo magnetico nel solenoide
- Determinazione della direzione della corrente con un gimbal
- Cosa ha a che fare con la mano sinistra
- conclusioni
Spiegazione del nome
La maggior parte delle persone ricorda la menzione di questo dal corso di fisica, vale a dire la sezione di elettrodinamica. È successo per un motivo, perché questo mnemonico viene spesso dato agli studenti per semplificare la comprensione del materiale. Infatti la regola del gimbal viene utilizzata sia in elettricità, per determinare la direzione del campo magnetico, sia in altre sezioni, ad esempio, per determinare la velocità angolare.
Un gimbal significa uno strumento per praticare fori di piccolo diametro in materiali morbidi; per una persona moderna, sarà più comune dare un cavatappi come esempio.
Importante! Si presume che il succhiotto, la vite o il cavatappi abbia una filettatura destra, cioè la direzione della sua rotazione, quando avvitata, sia in senso orario, ad es. A destra.
Il video qui sotto fornisce la formulazione completa della regola del gimbal, assicurati di cercare di capire l'intero punto:
Come il campo magnetico è connesso con il gimbal e le mani
Nei problemi di fisica, nello studio delle grandezze elettriche, si trova spesso di fronte alla necessità di trovare il verso della corrente, secondo il vettore dell'induzione magnetica e viceversa. Inoltre, queste abilità saranno richieste durante la risoluzione di problemi complessi e calcoli relativi al campo magnetico dei sistemi.
Prima di procedere con la considerazione delle regole, voglio ricordare che la corrente scorre da un punto con un alto potenziale ad un punto con uno più piccolo. Si può dire più semplicemente: la corrente scorre da più a meno.
La regola del gimbal ha il seguente significato: quando la punta del gimbal viene avvitata lungo la direzione della corrente, la maniglia ruoterà nella direzione del vettore B (il vettore delle linee di induzione magnetica).
La regola della mano destra funziona così:
Posiziona il pollice come se stessi mostrando "classe!", quindi ruota la mano in modo che la direzione della corrente e il dito coincidano. Quindi le restanti quattro dita coincideranno con il vettore del campo magnetico.
Una chiara ripartizione della regola della mano destra:
Per vederlo più chiaramente, conduci un esperimento: cospargi trucioli di metallo su carta, crea un foglio foro e passare il filo, dopo avergli applicato corrente, vedrai che i chip sono raggruppati in concentrici cerchi.
Campo magnetico nel solenoide
Tutto quanto sopra è vero per un conduttore dritto, ma cosa succede se il conduttore è avvolto in una bobina?
Sappiamo già che quando la corrente scorre attorno a un conduttore, si crea un campo magnetico, una bobina è un filo avvolto in anelli attorno a un nucleo oa un mandrino molte volte. In questo caso, il campo magnetico viene amplificato. Solenoide e bobina sono sostanzialmente la stessa cosa. La caratteristica principale è che le linee del campo magnetico corrono come nella situazione con un magnete permanente. Il solenoide è un analogo controllato di quest'ultimo.
La regola della mano destra per un solenoide (bobina) ci aiuterà a determinare la direzione del campo magnetico. Se tieni la bobina in mano in modo che quattro dita siano rivolte nella direzione del flusso di corrente, il pollice indicherà il vettore B al centro della bobina.
Se giri il gimbal lungo le curve, sempre nella direzione della corrente, ad es. dal terminale "+" al terminale "-" del solenoide, quindi l'estremità tagliente e la direzione del movimento sono le stesse del vettore di induzione magnetica.
In parole semplici, dove giri il gimbal, le linee del campo magnetico escono. Lo stesso vale per un giro (conduttore circolare)
Determinazione della direzione della corrente con un gimbal
Se conosci la direzione del vettore B - induzione magnetica, puoi facilmente applicare questa regola. Muovi mentalmente il pollice lungo la direzione del campo nella bobina con la parte appuntita in avanti, rispettivamente, la rotazione in senso orario lungo l'asse di movimento mostrerà dove scorre la corrente.
Se il filo è dritto, ruotare il cavatappi lungo il vettore indicato in modo che questo movimento sia in senso orario. Sapendo che ha una filettatura destra - la direzione in cui è avvitata coincide con la corrente.
Cosa ha a che fare con la mano sinistra
Non confondere il gimbal e la regola della mano sinistra, è necessario per determinare la forza che agisce sul conduttore. Il palmo raddrizzato della mano sinistra è posizionato lungo la guida. Le dita puntano nella direzione della corrente I. Le linee del campo passano attraverso il palmo aperto. Il pollice coincide con il vettore di forza: questo è il significato della regola della mano sinistra. Questa forza è chiamata forza di Ampere.
Puoi applicare questa regola a una singola particella carica e determinare la direzione di 2 forze:
- Lorenz.
- Ampere.
Immagina una particella carica positivamente che si muove in un campo magnetico. Le linee del vettore di induzione magnetica sono perpendicolari alla direzione del suo movimento. Devi mettere il palmo sinistro aperto con le dita nella direzione del movimento di carica, il vettore B dovrebbe penetrare nel palmo, quindi il pollice indicherà la direzione del vettore Fа. Se la particella è negativa, le dita sono rivolte contro il percorso di carica.
Se a un certo punto non hai capito, il video mostra chiaramente come utilizzare la regola della mano sinistra:
È importante saperlo! Se hai un corpo e su di esso agisce una forza che tende a farlo ruotare, gira la vite in questa direzione e determinerai dove è diretto il momento della forza. Se parliamo di velocità angolare, la situazione è la seguente: quando il cavatappi ruota in una direzione con la rotazione del corpo, si avviterà nella direzione della velocità angolare.
conclusioni
È molto facile padroneggiare questi metodi per determinare la direzione delle forze e dei campi. Tali regole mnemoniche nell'elettricità facilitano notevolmente i compiti di scolari e studenti. Anche una teiera piena può reggere il gimbal se ha aperto il vino con un cavatappi almeno una volta. La cosa principale è non dimenticare dove scorre la corrente. Ripeto che l'uso del gimbal e della mano destra viene spesso utilizzato con successo nell'ingegneria elettrica.
Infine, ti consigliamo di guardare il video, grazie al quale puoi capire per esempio cos'è la regola del gimbal e come applicarla in pratica:
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