Regeln för kardan, höger hand och vänster hand har fått bred tillämpning inom fysiken. Mnemoniska regler behövs för enkel och intuitiv memorering av information. Vanligtvis är detta en tillämpning av komplexa kvantiteter och koncept på hushålls- och improviserade saker. Den förste att formulera dessa regler är fysikern Pyotr Buravchik. Denna regel hänvisar till mnemoniken och är nära relaterad till högerhandsregeln, dess uppgift är att bestämma riktningen för axiella vektorer för en känd riktning av basen. Detta är vad uppslagsverken säger, men vi kommer att berätta om det i enkla ord, kort och tydligt.
Innehåll:
- Förklaring av namnet
- Hur magnetfältet är kopplat till kardan och händerna
- Magnetfält i solenoiden
- Bestämning av strömriktningen med en kardan
- Vad har med vänster hand att göra
- Slutsatser
Förklaring av namnet
De flesta minns omnämnandet av detta från fysikkursen, nämligen elektrodynamikdelen. Det hände av en anledning, eftersom detta minnesminne ofta ges till elever för att förenkla förståelsen av materialet. Faktum är att kardanregeln används både i elektricitet, för att bestämma magnetfältets riktning, och i andra sektioner, till exempel för att bestämma vinkelhastigheten.
En kardan betyder ett verktyg för att borra hål med liten diameter i mjuka material, för en modern person blir det vanligare att ge en korkskruv som exempel.
Viktig! Det antas att gimlet, skruven eller korkskruven har en högergänga, det vill säga rotationsriktningen, när den skruvas, är medurs, d.v.s. till höger.
Videon nedan ger den fullständiga formuleringen av kardanregeln, se till att titta för att förstå hela poängen:
Hur magnetfältet är kopplat till kardan och händerna
I fysikproblem, i studiet av elektriska storheter, står de ofta inför behovet av att hitta strömriktningen, enligt vektorn för magnetisk induktion och vice versa. Dessa färdigheter kommer också att krävas vid lösning av komplexa problem och beräkningar relaterade till magnetfältet i system.
Innan jag går vidare med övervägandet av reglerna vill jag påminna om att strömmen flyter från en punkt med hög potential till en punkt med en mindre. Det kan sägas enklare - strömmen flyter från plus till minus.
Kardanregeln har följande innebörd: när kardanspetsen skruvas i strömriktningen kommer handtaget att rotera i riktningen för vektorn B (vektorn för de magnetiska induktionslinjerna).
Högerhandsregeln fungerar så här:
Placera tummen som om du visar "klass!", Vrid sedan handen så att strömriktningen och fingret sammanfaller. Då kommer de återstående fyra fingrarna att sammanfalla med magnetfältsvektorn.
En tydlig uppdelning av högerregeln:
För att se detta tydligare, utför ett experiment - strö metallspån på papper, gör i ett ark hål och trä tråden, efter att ha applicerat ström på den kommer du att se att chipsen är grupperade i koncentriska cirklar.
Magnetfält i solenoiden
Allt ovanstående är sant för en rak ledare, men vad händer om ledaren är lindad till en spole?
Vi vet redan att när ström flyter runt en ledare skapas ett magnetfält, en spole är en tråd som lindas upp i ringar runt en kärna eller dorn många gånger. I detta fall förstärks magnetfältet. Solenoid och spole är i princip samma sak. Huvuddraget är att magnetfältslinjerna löper på samma sätt som i situationen med en permanentmagnet. Solenoiden är en kontrollerad analog till den senare.
Högerregeln för en solenoid (spole) hjälper oss att bestämma magnetfältets riktning. Om du håller spolen i handen så att fyra fingrar är vända i strömflödets riktning, så kommer din tumme att peka mot vektor B i mitten av spolen.
Om du vrider kardan längs svängarna, återigen i strömriktningen, d.v.s. från "+"-uttaget till "-"-uttaget på solenoiden, då är den vassa änden och rörelseriktningen samma som den magnetiska induktionsvektorn.
Med enkla ord, där du vrider på kardan, går magnetfältslinjerna ut där. Detsamma gäller för ett varv (cirkulär ledare)
Bestämning av strömriktningen med en kardan
Om du vet riktningen för vektorn B - magnetisk induktion, kan du enkelt tillämpa denna regel. Rör tummen mentalt längs fältets riktning i spolen med den vassa delen framåt, respektive medurs rotation längs rörelseaxeln kommer att visa var strömmen flyter.
Om tråden är rak, rotera korkskruven längs den indikerade vektorn så att denna rörelse är medurs. Att veta att den har en högergänga - riktningen i vilken den skruvas in sammanfaller med strömmen.
Vad har med vänster hand att göra
Blanda inte ihop gimbalen och vänsterhandsregeln, den behövs för att bestämma kraften som verkar på ledaren. Den uträtade handflatan på vänster hand är placerad längs guiden. Fingrarna pekar i riktning mot strömmen I. Fältets linjer passerar genom den öppna handflatan. Tummen sammanfaller med kraftvektorn - detta är innebörden av vänsterhandsregeln. Denna kraft kallas Amperekraften.
Du kan tillämpa denna regel på en individuell laddad partikel och bestämma riktningen för två krafter:
- Lorenz.
- Ampere.
Föreställ dig en positivt laddad partikel som rör sig i ett magnetfält. Linjerna i den magnetiska induktionsvektorn är vinkelräta mot riktningen för dess rörelse. Du måste lägga din öppna vänstra handflata med fingrarna i riktningen för laddningsrörelsen, vektor B ska penetrera handflatan, sedan kommer tummen att indikera riktningen för vektorn Fа. Om partikeln är negativ är fingrarna vända mot laddningsbanan.
Om du vid något tillfälle inte förstod, visar videon tydligt hur man använder vänsterregeln:
Det är viktigt att veta! Om du har en kropp och en kraft verkar på den som tenderar att vrida den, vrid skruven i denna riktning, så avgör du vart kraftmomentet riktas. Om vi talar om vinkelhastighet, är situationen följande: när korkskruven roterar i en riktning med kroppens rotation, kommer den att skruvas i vinkelhastighetens riktning.
Slutsatser
Det är mycket lätt att behärska dessa metoder för att bestämma riktningen för krafter och fält. Sådana mnemoniska regler i el underlättar i hög grad skolbarns och elevers uppgifter. Även en full tekanna klarar kardanen om han har öppnat vinet med en korkskruv minst en gång. Det viktigaste är att inte glömma var strömmen flyter. Jag upprepar att användningen av kardan och högerhanden oftast framgångsrikt används inom elektroteknik.
Slutligen rekommenderar vi att du tittar på videon, tack vare vilken du kan förstå med exempel vad gimbalregeln är och hur man tillämpar den i praktiken:
Du vet förmodligen inte:
- Ledarens motstånds beroende av temperatur
- Hur man blir elektriker
- Vad är fas, noll och jord
- Elektrotekniska prov
