Regel van gimbal, rechterhand en linkerhand hebben brede toepassing gevonden in de natuurkunde. Er zijn geheugensteuntjes nodig om informatie gemakkelijk en intuïtief te onthouden. Meestal is dit een toepassing van complexe hoeveelheden en concepten op huishoudelijke en geïmproviseerde dingen. De eerste die deze regels formuleerde is de natuurkundige Pyotr Buravchik. Deze regel verwijst naar het geheugensteuntje en is nauw verwant aan de regel van de rechterhand, zijn taak is om de richting van axiale vectoren te bepalen voor een bekende richting van de basis. Dit is wat de encyclopedieën zeggen, maar we zullen je er in eenvoudige bewoordingen over vertellen, kort en duidelijk.
Inhoud:
- Verklaring van de naam
- Hoe het magnetische veld is verbonden met de cardanische ophanging en handen
- Magnetisch veld in de solenoïde
- Bepaling van de richting van de stroom met een gimbal
- Wat heeft met de linkerhand te maken?
- conclusies
Verklaring van de naam
De meeste mensen herinneren zich de vermelding hiervan uit de natuurkundecursus, namelijk het onderdeel elektrodynamica. Het gebeurde met een reden, omdat dit geheugensteuntje vaak aan studenten wordt gegeven om het begrip van de stof te vereenvoudigen. In feite wordt de cardanische regel zowel in elektriciteit gebruikt om de richting van het magnetische veld te bepalen, als in andere secties, bijvoorbeeld om de hoeksnelheid te bepalen.
Een cardanische ophanging betekent een gereedschap voor het boren van gaten met een kleine diameter in zachte materialen; voor een modern persoon zal het gebruikelijker zijn om een kurkentrekker als voorbeeld te geven.
Belangrijk! Aangenomen wordt dat de gimlet, schroef of kurkentrekker een rechtse schroefdraad heeft, dat wil zeggen dat de draairichting ervan met de klok mee is, d.w.z. naar rechts.
De onderstaande video geeft de volledige bewoording van de gimbal-regel, zorg ervoor dat u het hele punt begrijpt:
Hoe het magnetische veld is verbonden met de cardanische ophanging en handen
Bij natuurkundige problemen, bij de studie van elektrische grootheden, worden ze vaak geconfronteerd met de noodzaak om de richting van de stroom te vinden, volgens de vector van magnetische inductie en vice versa. Deze vaardigheden zijn ook vereist bij het oplossen van complexe problemen en berekeningen met betrekking tot het magnetische veld van systemen.
Voordat ik verder ga met de overweging van de regels, wil ik u eraan herinneren dat de stroom van een punt met een hoog potentieel naar een punt met een kleinere vloeit. Het kan eenvoudiger worden gezegd - de stroom vloeit van plus naar min.
De gimbal-regel heeft de volgende betekenis: wanneer de gimbal-tip in de richting van de stroom wordt geschroefd, draait de hendel in de richting van de vector B (de vector van de magnetische inductielijnen).
De rechterhandregel werkt als volgt:
Plaats je duim alsof je "klasse!" laat zien, draai vervolgens je hand zodat de richting van de stroom en de vinger samenvallen. Dan zullen de resterende vier vingers samenvallen met de magnetische veldvector.
Een duidelijk overzicht van de rechterhandregel:
Om dit duidelijker te zien, voer een experiment uit - strooi metaalkrullen op papier, maak in een vel gat en passeer de draad, nadat je er stroom op hebt toegepast, zul je zien dat de chips zijn gegroepeerd in concentrisch cirkels.
Magnetisch veld in de solenoïde
Al het bovenstaande geldt voor een rechte geleider, maar wat als de geleider in een spoel is gewikkeld?
We weten al dat wanneer stroom rond een geleider vloeit, er een magnetisch veld wordt gecreëerd, een spoel is een draad die vele malen in ringen rond een kern of doorn is gewikkeld. In dit geval wordt het magnetische veld versterkt. Solenoïde en spoel zijn in principe hetzelfde. Het belangrijkste kenmerk is dat de magnetische veldlijnen op dezelfde manier lopen als in de situatie met een permanente magneet. De solenoïde is een gecontroleerde analoog van de laatste.
De rechterhandregel voor een solenoïde (spoel) zal ons helpen de richting van het magnetische veld te bepalen. Als je de spoel in je hand houdt zodat vier vingers in de richting van de stroom lopen, dan wijst je duim naar vector B in het midden van de spoel.
Als je de gimbal langs de bochten draait, weer in de richting van de stroom, d.w.z. van de "+"-aansluiting naar de "-"-aansluiting van de solenoïde, dan zijn het scherpe uiteinde en de bewegingsrichting hetzelfde als de magnetische inductievector.
In eenvoudige bewoordingen, waar je de gimbal draait, gaan de magnetische veldlijnen daar naar buiten. Hetzelfde geldt voor één winding (ronde geleider)
Bepaling van de richting van de stroom met een gimbal
Als je de richting van de vector B kent - magnetische inductie, kun je deze regel gemakkelijk toepassen. Beweeg de duim mentaal in de richting van het veld in de spoel met het scherpe deel naar voren, respectievelijk rechtsom draaien langs de bewegingsas zal laten zien waar de stroom vloeit.
Als de draad recht is, draait u de kurkentrekker langs de aangegeven vector zodat deze beweging met de klok mee is. Wetende dat het een rechtse schroefdraad heeft - de richting waarin het wordt geschroefd valt samen met de stroom.
Wat heeft met de linkerhand te maken?
Verwar de gimbal en de linkerhandregel niet, het is nodig om de kracht te bepalen die op de geleider inwerkt. De gestrekte palm van de linkerhand bevindt zich langs de geleider. De vingers wijzen in de richting van de stroom I. De lijnen van het veld gaan door de open handpalm. De duim valt samen met de krachtvector - dit is de betekenis van de linkerhandregel. Deze kracht wordt de ampèrekracht genoemd.
Je kunt deze regel toepassen op een individueel geladen deeltje en de richting van 2 krachten bepalen:
- Lorenz.
- Ampère.
Stel je een positief geladen deeltje voor dat in een magnetisch veld beweegt. De lijnen van de magnetische inductievector staan loodrecht op de richting van zijn beweging. Je moet je open linkerhandpalm met je vingers in de richting van de ladingsbeweging plaatsen, vector B moet de palm binnendringen, dan zal de duim de richting van vector Fа aangeven. Als het deeltje negatief is, zijn de vingers gericht tegen het ladingspad.
Als je het op een gegeven moment niet begreep, laat de video duidelijk zien hoe je de linkerhandregel gebruikt:
Het is belangrijk om te weten! Als je een lichaam hebt en er werkt een kracht op die de neiging heeft om het te draaien, draai dan de schroef in deze richting en je zult bepalen waar het krachtmoment naartoe gaat. Als we het hebben over hoeksnelheid, dan is de situatie als volgt: wanneer de kurkentrekker in één richting draait met de rotatie van het lichaam, zal deze in de richting van de hoeksnelheid schroeven.
conclusies
Het is heel gemakkelijk om deze methoden voor het bepalen van de richting van krachten en velden onder de knie te krijgen. Dergelijke geheugensteuntjes in elektriciteit vergemakkelijken de taken van schoolkinderen en studenten enorm. Zelfs een volle theepot kan de cardanische ophanging aan als hij de wijn minstens één keer met een kurkentrekker heeft geopend. Het belangrijkste is om niet te vergeten waar de stroom vloeit. Ik herhaal dat het gebruik van de cardanische ophanging en de rechterhand het vaakst met succes wordt gebruikt in de elektrotechniek.
Ten slotte raden we aan om de video te bekijken, waardoor u bijvoorbeeld kunt begrijpen wat de cardanische regel is en hoe u deze in de praktijk kunt toepassen:
Je weet waarschijnlijk niet:
- De afhankelijkheid van de weerstand van de geleider op temperatuur
- Hoe word je een elektricien?
- Wat is fase, nul en aarde?
- Elektrotechnische tests
