Электромагнетизм

Правило правой руки

На практике во многих случаях приходится иметь дело с движением провода в равномерном магнитном поле. Равномерным магнитным полем называется такое поле, в котором силовые линии прямолинейны, параллельны друг другу и их число на 1 кв. сантиметр в любом месте поля одинаково. На практике, такое равномерное поле может быть получено в средней части между двумя полюсами магнита, обладающими значительной площадью и расположенными один против другого, как это показано на рисунке.

Прямолинейное поле постоянного магнита в зазоре

Если в таком равномерном магнитном поле двигать провод так, чтобы он пересекал при своем движении силовые линии поля, то в проводе появится ЭДС и, если провод будет замкнут, то в нём появится электрический ток.

Наша основная задача сейчас — это научится определять направление ЭДС, а значит и направление тока в проводе (когда он замкнут).

Для определения направления тока в проводе существует так называемое правило правой руки. Оно заключается в следующем:

Если расположить правую руку так, что силовые линии как бы входят в ладонь, а отодвинутый большой палец направлен по направлению движения провода, то остальные сжатые вместе и вытянутые вперёд пальцы будут показывать направление тока.

Правило правой руки для определения направления силы тока

Это правило необходимо всегда помнить, так как оно позволяет находить направление тока, создаваемого при движении проводника в магнитном поле. Важно помнить, что не важно что именно движется, магнит или провод, или оба, важно что силовые линии пересекают провод поперёк, именно тогда рождается ЭДС и может протекать ток если электрическая цепь провода будет замкнута.

Это правило лишь вспомогательное средство для определения направления тока, нет никакой внутренней связи между индукцией и расположением пальцев на руке. Это правило даёт удобство при определении направления тока всего навсего. Подобным образом через правило мы определяем удобным способом стороны света, когда становимся лицом на север и тем самым определяем, что позади нас юг, а справа восток и соответственно слева запад. Правило это удобный инструмент.

Правило правой руки является следствием общего закона, который установил Ленц. Закон Ленца гласит:

Если двигать проводник в магнитном поле, или наоборот двигать магниты мимо проводника, то ток, возникающий вследствие этого в проводнике, всегда направлен таким образом, что создаваемое им поле препятствует происходящему движению.

На рисунке выше индуцированный ток создает своё магнитное поле, направление которого определяется правилом буравчика (штопора). Над проводом линии этого поля направленны в ту же сторону, что и линии поля постоянного магнита, а внизу в обратную сторону, следовательно, магнитное поле, созданное током при взаимодействии с полем постоянного магнита, будет стремится двигать провод вниз, то есть будет препятствовать происходящему движению провода.

Закон Ленца является непосредственным следствием закона сохранения энергии, применённого к электромагнитной индукции. Действительно, можно заметить, что индуцированный в проводе ток совершает некоторую работу по преодолению сопротивления провода. На совершение такой работы должна быть затрачена энергия. Если не оказывать противодействия при совершении этой работы, то проводник будет выкинут вон из магнитного поля. Поэтому и затрачивается энергия на противодействия такому выкидыванию провода подальше из магнитного поля.

Иными словами, если не пытаться хоть как-то удержать замкнутый провод (например кольцо) в магнитном поле, когда силовые линии проходят сквозь кольцо, то кольцо выпрыгнет по направлению в сторону подальше от силовых линий, ну или его просто развернёт так, чтобы эти линии были параллельны плоскости кольца (ЭДС тогда отсутствует).

Закон Ленца это и есть тот физический закон, который определяет направление тока при электромагнитной индукции. А правило правой руки — это только способ, чтобы легче было запомнить практические следствия из этого закона.

Дата: 23.09.2018

© Валентин Григорьев



Возможно Вам будут интересны следующие статьи из этого раздела:

Если Вы не нашли ничего интересного в этом разделе, тогда Вам следует воспользоваться левым вертикальным меню, чтобы попасть в интересующий Вас раздел сайта.