Совет 1: Что такое правило левой и правой руки в физике

Правила левой и правой руки позволяют определить физические процессы и найти направления магнитных линий, направления тока и другие физические величины.

Правило буравчика и правой руки


Первым, кто сформулировал правило буравчика, был физик Петр Буравчик. Это правило очень удобно, если нужно определить такую характеристику магнитного поля, как направленность напряженности.
Правило буравчика можно задействовать только в том случае, если магнитное поле расположено прямолинейно по отношению к проводнику с током.


Правило буравчика гласит, что направленность магнитного поля совпадет с направленностью рукоятки самого буравчика, если буравчик с правой нарезкой вкручивается по направлению тока.

Применение данного правила возможно и в соленоиде. Тогда правило буравчика звучит так: большой оттопыренный палец правой руки укажет направление линий магнитной индукции, если обхватить соленоид так, чтобы пальцы указывали на направление тока в витках.
Соленоид - представляет собой катушку с плотно намотанными витками. Обязательное условие - длина катушки должна быть значительно больше, чем диаметр.


Правило правой руки является обратным к правилу буравчику, но с более удобной и понятной формулировкой из-за чего употребляется намного чаще.

Правило правой руки звучит так - обхватите исследуемый элемент правой рукой так, чтобы пальцы сжатого кулака указывали направление магнитных линий, в таком случае при поступательном движении по направлению магнитных линий большой отогнутый на 90 градусов относительно ладони палец укажет направление тока.

Если в задаче описан движущийся проводник, то правило правой руки сформулируется так: расположите руку так, чтобы силовые линии поля перпендикулярно входили в ладонь, а большой палец руки, вытянутый перпендикулярно, должен указывать направление движения проводника, тогда оттопыренные четыре оставшихся пальца будут направлены так же, как и индукционный ток.

Правило левой руки


Расположите левую ладонь так, чтобы четыре пальца указывали направление электрического тока в проводнике, при этом линии индукции должны входить в ладонь под углом 90 градусов, тогда отогнутый большой палец укажет направление действующей на проводник силы.
Чаще всего это правило используют для определения направления, по которому будет отклоняться проводник. Имеется в виду ситуация, когда проводник располагают между двумя магнитами и пускают по нему ток.


Есть и вторая формулировка правила левой руки. Четыре пальца левой руки должны быть расположены в направлении движения положительно или отрицательно заряженных частиц электрического тока, линии индукции созданного магнитного поля должны перпендикулярно входить в ладонь. В таком случае направление силы Ампера или силы Лоренца укажет оттопыренный большой палец левой руки.

Совет 2: Что такое сила тока

Электрический ток – наш незаменимый помощник, но может быть и источником серьезной опасности. Знать, в чем заключается сила тока и как ее правильно использовать без вреда для себя и окружающих, необходимо и полезно. Точно силу тока измеряют специальными приборами – амперметрами. Пользоваться современными цифровыми амперметрами очень просто.
В школьных учебниках физики электрическим током называют направленное движение электрических зарядов. Однако сопоставлять силу тока с расходом воды в трубе, а напряжение – с ее напором, неверно. Также неправильно будет отождествлять движение зарядов с перемещением свободных электронов.
Скорость дрейфа свободных электронов в проводниках очень мала - порядка 10 мм/с. Электрический ток – распространение электромагнитного поля в проводнике или в пространстве.


В чем же сила тока?



Если на проводник подать напряжение, то электрическое поле в нем изменится. Возникнет как бы ожидание подходящего поезда в метро. Вот, поезд подошел, двери открылись - это мы замкнули цепь: вставили штепсель в розетку, щелкнули выключателем. Люди пошли, в движении они выделяют энергию. Ее можно использовать: поставить, например, турникет, и пусть крутят.

То есть в электрическом поле есть запас энергии. Если равновесие поля нарушено – замкнута цепь, открыта некая дверь для зарядов – пойдет ток. Но чтобы его энергия превратилась в работу или тепло, ток должен испытывать определенное сопротивление. Носителей зарядов (электроны, ионы) «турникет» (нагреватель, мотор, лампочка) не возмутит, и они будут исправно работать на нас.

Итак, сила тока – его способность производить некоторое действие, обусловленная запасом энергии в электромагнитном поле. Но чтобы способность превратилась в работу или тепло, нужно еще приложить напряжение: слабосильный не прокрутит тугой турникет, даже если впереди путь свободен. 1 А тока при 1 В напряжения даст работу в 1 Дж и, если она будет произведена в течение 1 с, то мощность получится в 1 Вт. Но при нулевом напряжении ток любой силы работы не произведет – его сила будет потрачена впустую.
Ток очень большой силы при практически полном отсутствии напряжения возможен в сверхпроводниках.


Как измеряют силу тока



Силу тока измеряют специальными приборами – амперметрами. В бытовых тестерах-мультиметрах тоже есть режим измерения тока; на переключателе он обозначается буквами A (амперы) или mA (миллиамперы; 1 mA = 1/1000 A).

Чтобы измерить ток обычным амперметром или тестером, его нужно включить в разрыв провода. Сейчас есть амперметры, позволяющие измерять ток, не нарушая электрическую цепь. Для этого либо к проводу прикладывают специальный датчик (датчик Холла), либо охватывают провод кольцом амперметра – токовых клещей. В том и другом случае измеряется магнитное действие тока, по которому и судят о его силе.

Действие тока на человека



Действие тока на человека зависит от его вида – постоянный или переменный – времени воздействия и силы тока. Самый опасный – ток промышленной частоты 50/60 Гц, тот самый, который в розетке. Его действие на человека определяют, считая время воздействия в 1 с.
Значение промышленной частоты 50/60 Гц сложилось исторически и технически невыгодно. Прежде чем это стало понятно, мировая энергетика сложилась, и изменить частоту теперь невозможно.


Ток силой в 0,1 mA для человека неощутим. Ток в 1 mA вызывает легкое пощипывание. 3 mA дают ощутимый удар, а после – озноб и другие неприятные ощущения; со временем возможно проявление разных побочных эффектов. 10 mA вызывают судороги, это неотпускающий ток. 100 mA считается током смертельным, если пострадавший в течение 15 мин не был доставлен в реанимацию.

Ток через проводник зависит от приложенного напряжения, как рывок толпы к дверям – от напора сзади. Эта зависимость выражается известным законом Ома.

Сопротивление тела человека может изменяться в широких пределах, поэтому для правил электробезопасности берут наименьшее из возможных значений – 1000 Ом. Исходя из этого безопасным напряжением считается 12 В и менее.

Эффективной мерой защиты от поражения электротоком является защитное заземление. По аналогии с ринувшейся толпой: ей широко открывают запасной вход, и она свободно проходит туда, никого не затоптав.
Видео по теме
Источники:
  • ГОСТ 8.022-91

Совет 3: Что такое сила Ампера

Силой Ампера называют силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещенный в него. Ее направление можно определить воспользовавшись правилом левой руки, а также по правилу часовой стрелки.
Инструкция
1
Если в магнитное поле поместить металлический проводник с током, то на него будет действовать сила со стороны этого поля, сила Ампера. Ток в металле — это направленное движение множества электронов, на каждый из которых действует сила Лоренца. Силы, действующие на свободные электроны, имеют одну величину и одинаковое направление. Складываясь друг с другом, они дают результирующую силу Ампера.
2
Сила получила свое название в честь французского физика и естествоиспытателя Андре Мари Ампера, который в 1820 году экспериментально исследовал действие магнитного поля на проводник с током. Изменяя форму проводников, а также их расположение в магнитном поле, Ампер определил силу, действующую на отдельные участки проводника.
3
Модуль силы Ампера пропорционален длине проводника, силе тока в нем и модулю индукции магнитного поля. Он зависит также от ориентации данного проводника в магнитном поле, другими словами, от угла, который образует направление тока по отношению к вектору индукции магнитного поля.
4
Если индукция во всех точках проводника одинакова и магнитное поле однородное, то модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике, модуля магнитной индукции, в котором он находится, длины этого проводника и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля. Данная формула верна для проводника любой длины, если при этом он полностью находится в однородном магнитном поле.
5
Для того чтобы узнать направление силы Ампера, можно применить правило левой руки: если поставить левую руку так, чтобы четыре ее пальца указывали направление тока, при этом линии поля входили бы в ладонь, то направление силы Ампера покажет отогнутый на 90° большой палец.
6
Поскольку произведение модуля вектора индукции магнитного поля на синус угла представляет собой модуль компоненты вектора индукции, которая направлена перпендикулярно проводнику с током, ориентацию ладони можно определить по этой компоненте. Перпендикулярная составляющая к поверхности проводника должна при этом входить в открытую ладонь левой руки.
7
Для определения направления силы Ампера существует другой способ, его называют правилом часовой стрелки. Сила Ампера направлена в ту сторону, откуда кратчайший поворот тока к полю виден против часовой стрелки.
8
Действие силы Ампера можно продемонстрировать на примере параллельных токов. Два параллельных провода будут отталкиваться, если токи в них направлены противоположно друг другу, и притягиваться, если направления токов совпадают.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500