כלל הגימבל, יד ימין ושמאל

כלל הגימבל, יד ימין ויד שמאל מצא שימוש נרחב בפיזיקה. דרושים חוקים מנמוניים לשינון קל ואינטואיטיבי של מידע. בדרך כלל מדובר ביישום של כמויות ומושגים מורכבים על דברים ביתיים ומאולתרים. הראשון לנסח את הכללים הללו הוא הפיזיקאי פיוטר בורבצ'יק. כלל זה מתייחס למנמונית וקשור קשר הדוק לכלל יד ימין, משימתו היא לקבוע את הכיוון של וקטורים ציריים לכיוון ידוע של הבסיס. זה מה שאומרות האנציקלופדיות, אבל נספר לכם על כך במילים פשוטות, בקצרה ובבהירות.

הסבר על השם

רוב האנשים זוכרים את האזכור של זה מהקורס בפיזיקה, כלומר קטע האלקטרודינמיקה. זה קרה מסיבה כלשהי, כי המנמונית הזו ניתנת לעתים קרובות לתלמידים כדי לפשט את הבנת החומר. למעשה, כלל הגימבל משמש הן בחשמל, לקביעת כיוון השדה המגנטי, והן בקטעים אחרים, למשל, לקביעת המהירות הזוויתית.

גימבל פירושו כלי לקידוח חורים בקוטר קטן בחומרים רכים; עבור אדם מודרני, יהיה נפוץ יותר לתת חולץ פקקים כדוגמה.

חָשׁוּב! ההנחה היא שלגימלט, לבורג או לחולץ הפקקים יש הברגה ימנית, כלומר, כיוון הסיבוב שלו, כשהוא מוברג, הוא בכיוון השעון, כלומר. לימין.

הסרטון למטה מספק את הנוסח המלא של כלל הגימבל, הקפד להסתכל כדי להבין את כל הנקודה:

איך השדה המגנטי קשור עם הגימבל והידיים

בבעיות פיזיקה, בחקר הכמויות החשמליות, הן מתמודדות לרוב עם הצורך למצוא את כיוון הזרם, על פי הווקטור של האינדוקציה המגנטית ולהיפך. כמו כן, מיומנויות אלו יידרשו בעת פתרון בעיות וחישובים מורכבים הקשורים לשדה המגנטי של מערכות.

לפני שתמשיך בבחינת הכללים, אני רוצה להזכיר לך שהזרם זורם מנקודה בעלת פוטנציאל גבוה לנקודה עם נקודה קטנה יותר. אפשר לומר בצורה פשוטה יותר - הזרם זורם מפלוס למינוס.

לכלל הגימבל יש את המשמעות הבאה: כאשר קצה הגימבל מוברג לאורך כיוון הזרם, הידית תסתובב לכיוון הווקטור B (הווקטור של קווי האינדוקציה המגנטיים).

כלל יד ימין עובד כך:

הנח את האגודל כאילו אתה מראה "קלאס!", ואז סובב את היד כך שכיוון הזרם והאצבע יתאימו. אז ארבע האצבעות הנותרות יתאימו לווקטור השדה המגנטי.

פירוט ברור של כלל יד ימין:

כדי לראות זאת בצורה ברורה יותר, ערכו ניסוי - פזרו שביבי מתכת על נייר, הכינו בגיליון חור והשחיל את החוט, לאחר החלת זרם עליו, תראה שהשבבים מקובצים לקונצנטריים מעגלים.

שדה מגנטי בסולנואיד

כל האמור לעיל נכון לגבי מוליך ישר, אבל מה קורה אם המוליך מלופף לסליל?

אנחנו כבר יודעים שכאשר זרם זורם סביב מוליך, נוצר שדה מגנטי, סליל הוא חוט מפותל לטבעות סביב ליבה או ציר פעמים רבות. במקרה זה, השדה המגנטי מוגבר. סולנואיד וסליל הם בעצם אותו דבר. המאפיין העיקרי הוא שקווי השדה המגנטי פועלים באותו אופן כמו במצב עם מגנט קבוע. הסולנואיד הוא אנלוגי מבוקר של האחרון.

כלל יד ימין לסולנואיד (סליל) יעזור לנו לקבוע את כיוון השדה המגנטי. אם אתה מחזיק את הסליל ביד שלך כך שארבע אצבעות פונות לכיוון הזרימה הנוכחית, אז האגודל שלך יצביע על וקטור B באמצע הסליל.

אם תסובב את הגימבל לאורך הסיבובים, שוב לכיוון הזרם, כלומר. מהמסוף "+" למסוף "-" של הסולנואיד, אז הקצה החד וכיוון התנועה זהים לווקטור האינדוקציה המגנטי.

במילים פשוטות, היכן שאתה מסובב את הגימבל, קווי השדה המגנטי יוצאים החוצה. הדבר נכון גם לגבי סיבוב אחד (מוליך עגול)

קביעת כיוון הזרם באמצעות גימבל

אם אתה יודע את כיוון הווקטור B - אינדוקציה מגנטית, אתה יכול בקלות ליישם את הכלל הזה. הזיזו נפשית את האגודל לאורך כיוון השדה בסליל עם החלק החד קדימה, בהתאמה, סיבוב בכיוון השעון לאורך ציר התנועה יראה היכן זורם הזרם.

אם החוט ישר, סובב את חולץ הפקקים לאורך הווקטור המצוין כך שתנועה זו תהיה עם כיוון השעון. בידיעה שיש לו הברגה ימנית - הכיוון בו הוא מוברג תואם לזרם.

מה קשור ליד שמאל

אל תבלבלו בין הגימבל לבין כלל יד שמאל, זה נחוץ כדי לקבוע את הכוח הפועל על המוליך. כף היד המיושרת של יד שמאל ממוקמת לאורך המדריך. האצבעות מצביעות לכיוון הזרם I. קווי השדה עוברים דרך כף היד הפתוחה. האגודל חופף לווקטור הכוח - זו המשמעות של כלל יד שמאל. כוח זה נקרא כוח אמפר.

אתה יכול ליישם כלל זה על חלקיק מטען בודד ולקבוע את הכיוון של 2 כוחות:

1. לורנץ.
2. אַמְפֵּר.

דמיינו לעצמכם חלקיק טעון חיובי נע בשדה מגנטי. הקווים של וקטור האינדוקציה המגנטי מאונכים לכיוון תנועתו. אתה צריך לשים את כף היד השמאלית הפתוחה עם האצבעות לכיוון תנועת המטען, וקטור B צריך לחדור לכף היד, ואז האגודל יציין את כיוון הווקטור Fа. אם החלקיק שלילי, האצבעות פונות נגד נתיב המטען.

אם בשלב מסוים לא הבנת, הסרטון מראה בבירור כיצד להשתמש בכלל יד שמאל:

חשוב לדעת! אם יש לכם גוף ופועל עליו כוח שנוטה לסובב אותו, סובבו את הבורג לכיוון הזה, ותקבעו לאן מופנה מומנט הכוח. אם מדברים על מהירות זוויתית, אז המצב הוא כדלקמן: כאשר חולץ הפקקים מסתובב בכיוון אחד עם סיבוב הגוף, הוא יתברג לכיוון המהירות הזוויתית.

מסקנות

קל מאוד לשלוט בשיטות אלו לקביעת כיוון הכוחות והשדות. כללים מנמוניים כאלה בחשמל מקלים מאוד על המשימות של תלמידי בית ספר ותלמידים. אפילו קומקום מלא יכול להתמודד עם הגימבל אם הוא פתח את היין עם חולץ פקקים לפחות פעם אחת. העיקר לא לשכוח היכן זורם הזרם. אני חוזר על כך שהשימוש בגימבל וביד ימין משמש לרוב בהצלחה בהנדסת חשמל.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון, שבזכותו תוכלו להבין באמצעות דוגמה מהו כלל הגימבל וכיצד ליישם אותו בפועל:

אתה כנראה לא יודע:

• התלות של ההתנגדות של המוליך בטמפרטורה
• איך להיות חשמלאי
• מהו פאזה, אפס וקרקע
• בדיקות הנדסת חשמל