Правило свердлика, правої і лівої руки – коротко і зрозуміло

Правило свердлика, правої руки і лівої руки знайшли широке застосування у фізиці. Мнемонічні правила потрібні для легкого і інтуїтивного запам’ятовування інформації. Зазвичай це додаток складних величин і понять на побутові і підручні речі. Першим, хто сформулював дані правила, є фізик Петро Буравчик. Дане правило відноситься до мнемонічному і його тісний зв’язок з правилом правої руки, його завданням є визначенням напряму аксіальних векторів при відомому напрямку базисного. Так свідчать енциклопедії, але ми розповімо про це простими словами, коротко і зрозуміло.

пояснення назви

Більшість людей пам’ятають згадка про це з курсу фізики, а саме розділу електродинаміки. Так вийшло неспроста, адже ця мнемоніка часто і наводиться учням для спрощення розуміння матеріалу. Насправді правило гвинта застосовують як в електриці, для визначення напрямку магнітного поля, так і в інших розділах, наприклад, для визначення кутової швидкості.

Під буравчиком мається на увазі інструмент для свердління отворів малого діаметра в м’яких матеріалах, для сучасної людини звичніше буде привести для прикладу штопор.

Важливо! Передбачається, що буравчик, гвинт або штопор має праву різьбу, тобто напрямок його обертання, при закручуванні, за годинниковою стрілкою, тобто вправо.

На відео нижче надана повна формулювання правила свердлика, подивіться обов’язково, щоб зрозуміти всю суть:

Як пов’язано магнітне поле з буравчиком і руками

У завданнях з фізики, при вивченні електричних величин, часто стикаються з необхідністю знаходження напрямку струму, по вектору магнітної індукції і навпаки. Також ці навички будуть потрібні і при вирішенні складних завдань і розрахунків, пов’язаних магнітним полем систем.

Перш ніж приступити до розгляду правил, хочу нагадати, що струм протікає від точки з великим потенціалом до точки з меншим. Можна сказати простіше – струм протікає від плюса до мінуса.

Правило свердлика має наступний сенс: при укрученні вістря гвинта вздовж напрямку струму – рукоятка буде обертатися у напрямку вектора B (вектор ліній магнітної індукції).

Правило правої руки працює так:

Поставте великий палець так, немов ви показуєте «клас!», Потім поверніть руку так, щоб напрямок струму і пальця збігалися. Тоді залишилися чотири пальці співпадуть з вектором магнітного поля.

Наочний розбір правила правої руки:

Щоб побачити це більш наочно проведіть експеримент – розсипте металеву стружку на папері, зробіть в листі отвір і протягніть провід, після подачі на нього струму ви побачите, що стружка згрупує в концентричні кола.

Магнітне поле в соленоїді

Все вищеописане справедливо для прямолінійного провідника, але що робити, якщо провідник змотав в котушку?

Ми вже знаємо, що при протіканні струму навколо провідника створюється магнітне поле, котушка – це провід, згорнутий в кільця навколо сердечника або оправлення багато разів. Магнітне поле в такому випадку посилюється. Соленоїд і котушка – це, в принципі, одне й те саме. Головна особливість в тому, що лінії магнітного поля проходять так само як і в ситуації з постійним магнітом. Соленоїд є керованим аналогом останнього.

Правило правої руки для соленоїда (котушки) нам допоможе визначити напрямок магнітного поля. Якщо взяти котушку в руку так, щоб чотири пальці дивилися в сторону протікання струму, тоді великий палець вкаже на вектор B в середині котушки.

Якщо закручувати уздовж витків буравчик, знову ж у напрямку струму, тобто від клеми «+», до клеми «-» соленоїда, тоді гострий кінець і напрямок руху як лежить вектор магнітної індукції.

Простими словами – куди ви крутите буравчик, туди і виходять лінії магнітного поля. Те ж саме справедливо для одного витка (кругового провідника)

Визначення напрямку струму буравчиком

Якщо вам відомо напрямок вектора B – магнітної індукції, ви можете легко застосувати це правило. Подумки наведіть буравчик вздовж напрямку поля в котушці гострою частиною вперед, відповідно обертання по годинникової стрілки уздовж осі руху і покаже, куди тече струм.

Якщо провідник прямий – обертайте уздовж зазначеного вектора рукоятку штопора, так щоб цей рух був за годинниковою стрілкою. Знаючи, що він має праву різьбу – напрямок, в якому він вкручується, збігається зі струмом.

Що пов’язано з лівою рукою

Не плутайте гвинта і правило лівої руки, воно потрібно для визначення діючої на провідник сили. Випрямлена долоня лівої руки розташовується уздовж провідника. Пальці показують в сторону протікання струму I. Через розкриту долоню проходять лінії поля. Великий палець збігається з вектором сили – в цьому і полягає сенс правила лівої руки. Ця сила називається силою Ампера.

Можна це правило застосувати до окремої зарядженої частинки і визначити напрямок 2-х сил:

  1. Лоренца.
  2. Ампера.

Уявіть, що позитивно заряджена частинка рухається в магнітному полі. Лінії вектора магнітної індукції перпендикулярні напрямку її руху. Потрібно поставити розкриту ліву долоню пальцями в бік руху заряду, вектор B повинен пронизувати долоню, тоді великий палець вкаже напрям вектора Fа. Якщо частка негативна – пальці дивляться проти ходу заряду.

Якщо якийсь момент вам був незрозумілий, на відео наочно розглядається, як користуватися правилом лівої руки:

Важливо знати! Якщо у вас є тіло і на нього діє сила, яка прагне його повернути, обертайте гвинт в цю сторону, і ви визначите, куди спрямований момент сили. Якщо вести мову про кутової швидкості, то тут справа йде так: при обертанні штопора в одному напрямку з обертанням тіла, загвинчуватися він буде в напрямку кутової швидкості.

висновки

Освоїти ці способи визначення напрямку сил і полів дуже просто. Такі мнемонічні правила в електриці значно полегшують завдання школярам та студентам. З буравчиком розбереться навіть повний чайник, якщо він хоча б раз відкривав вино штопором. Головне не забути, куди тече струм. Повторюся, що використання гвинта і правої руки найчастіше з успіхом застосовуються в електротехніці.

Наостанок рекомендуємо переглянути відео, завдяки якому ви на прикладі зможете зрозуміти, що таке правило гвинта і як його застосовувати на практиці:

Напевно ви не знаєте:

Ссылка на основную публикацию