Изучите правило левой руки для определения направления силы Лоренца и Ампера, возникающих в магнитном поле. Узнайте, как применять это правило и рассмотрите примеры применения. Правило левой руки является важным инструментом в физике и помогает легко запомнить и применять эти концепции.
Cодержание
Силы Лоренца и Ампера
Из курса физики известно, что действие магнитного поля на движущиеся заряды и на проводник с током заключается в появлении силы Лоренца или Ампера. В отличие от большинства других сил, направление действия этих сил не совпадает с направлением действия поля, породившего их. Поэтому было сформулировано специальное мнемоническое правило — правило левой руки. Кратко рассмотрим порядок применения этого правила и разберём характерные примеры.
Направление сил Лоренца и Ампера
Заметим, что в обоих случаях сила возникает только тогда, когда вектор скорости движения зарядов и вектор магнитной индукции не параллельны. Из геометрии известно, что два непараллельных вектора, отложенные из одной точки, однозначно определяют плоскость. Особенность сил Лоренца и Ампера в том, что эти силы всегда направлены перпендикулярно этой плоскости.
Правило левой руки
Для определения направления силы Лоренца или Ампера используется правило левой руки. Правило левой руки звучит так: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали на направление движения зарядов или тока, а большой палец указывал на направление магнитного поля, то остальные пальцы ладони будут указывать направление силы Лоренца или Ампера.
См. также
Примеры применения правила левой руки
Рассмотрим несколько примеров применения правила левой руки.
Пример 1: Ток по проводнику и линии магнитной индукции
Допустим, ток по проводнику течёт слева направо, а линии магнитной индукции направлены вверх. Чтобы определить направление силы Ампера, направляем левую руку четырьмя пальцами вправо, так чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь и «прокалывали» ее. Отставленный большой палец покажет направление силы Ампера, которая будет перпендикулярна плоскости, образованной векторами тока и магнитной индукции.
Пример 2: Движение электрона между полюсами магнита
Предположим, электрон движется назад, «на наблюдателя», между полюсами магнита, причем северный полюс находится справа. Линии магнитной индукции направлены справа налево. Чтобы определить направление силы Лоренца, мы используем правило левой руки, направляя левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали на направление движения электрона, а большой палец указывал на направление линий магнитной индукции. Остальные пальцы ладони будут указывать направление силы Лоренца, которая будет перпендикулярна плоскости, образованной векторами движения электрона и магнитной индукции.
Вывод
Правило левой руки является важным инструментом для определения направления силы Лоренца и Ампера в магнитном поле. Оно помогает установить перпендикулярное направление этих сил относительно плоскости, образованной векторами тока и магнитной индукции. Правило левой руки находит широкое применение в физике и помогает легко запомнить и применять эти концепции.
Что нам скажет Википедия?
Правило правой руки для векторного произведения (первый вариант): «Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и вращать первый вектор-сомножитель кратчайшим образом ко второму вектору-сомножителю, а четыре пальца правой руки показывали направление вращения (как бы охватывая вращающийся цилиндр), то оттопыренный большой палец покажет направление вектора-произведения».
Правило правой руки для векторного произведения (второй вариант): «Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и первый (большой) палец правой руки направить вдоль первого вектора-сомножителя, второй (указательный) — вдоль второго вектора-сомножителя, то третий (средний) покажет (приблизительно) направление вектора-произведения» (см. рисунок).
Применительно к электродинамике по большому пальцу направляют ток (I), вектор магнитной индукции (B) направляют по указательному, а сила (F) будет направлена по среднему пальцу. Мнемонически правило легко запомнить по аббревиатуре FBI (сила, индукция, ток или Федеральное Бюро Расследований (ФБР) в переводе с английского) и положению пальцев руки, напоминающему пистолет.
