Правило буравчика и левой руки
Выберите направление тока, и схема покажет, куда идут линии магнитного поля, где у катушки северный полюс и куда толкает проводник сила Ампера.
Три правила на схемах
Страница показывает три правила на живых схемах. На первой вкладке прямой проводник в разрезе: выберите ток от нас или к нам, и линии магнитного поля закрутятся в нужную сторону. Рядом нарисован буравчик со стрелкой вращения рукоятки.
Вторая вкладка — катушка. Задайте, куда течёт ток в передних витках, и схема покажет направление поля внутри и расставит полюса N и S. Так определяют полюса электромагнита и соленоида в задачах 9 и 11 класса.
Третья вкладка — правило левой руки. Выберите, что движется: ток в проводнике или заряженная частица, задайте направление тока или скорости и направление поля из шести вариантов. Стрелка F покажет силу Ампера или силу Лоренца. Для отрицательной частицы сила разворачивается.
В карточке справа каждое правило пересказано словами, как его формулируют в учебнике. Кружок с точкой на схемах значит «к нам», кружок с крестиком — «от нас».
| Что ищем | Правило | Рука |
|---|---|---|
| поле прямого тока | буравчика | правая |
| полюса катушки | буравчика для витка | правая |
| сила Ампера на проводник | левой руки | левая |
| сила Лоренца на частицу | левой руки | левая |
От Эрстеда до Флеминга
Связь электричества и магнетизма открыл датский физик Ханс Кристиан Эрстед в 1820 году: стрелка компаса рядом с проводом отклонялась, когда по нему шёл ток. В том же году Андре-Мари Ампер показал, что два провода с током притягиваются или отталкиваются, и описал силу между ними.
Правило винта, которое у нас называют правилом буравчика, сформулировал Джеймс Клерк Максвелл в «Трактате об электричестве и магнетизме» 1873 года. Буравчик — плотницкий инструмент для сверления отверстий, в XIX веке он был в каждом доме, и сравнение с ним понимал любой читатель.
Правило левой руки придумал английский инженер Джон Эмброуз Флеминг в конце XIX века, когда объяснял студентам работу электродвигателей. Для генераторов он предложил зеркальное правило правой руки. В англоязычных учебниках они так и называются: правила Флеминга.
В российской школе правило буравчика проходят в 9 классе вместе с магнитным полем тока, а силу Лоренца и правило левой руки для частиц — в 11 классе. На ЕГЭ по физике эти правила встречаются в заданиях на определение направления силы и в качественных задачах.
Какую руку брать в задаче
В задачах сначала определите, что нужно найти. Если ищете направление поля, которое создаёт ток, — правая рука или буравчик. Если поле уже есть и нужно найти силу, с которой оно действует на ток или частицу, — левая рука. Путаница рук — самая частая ошибка на экзамене.
Для катушки удобно смотреть на неё с торца: если ток в витках идёт против часовой стрелки, к вам обращён северный полюс, если по часовой — южный. Это то же правило буравчика, только без руки.
Если правило левой руки кажется неудобным, выручает векторное произведение: сила Ампера направлена как I × B. Для этого достаточно помнить, что ось x, повёрнутая к оси y, даёт ось z к нам. Проверьте себя на вкладке «Левая рука»: поставьте ток вправо и поле от нас — сила выйдет вверх. Поменяйте направление поля, и сила развернётся. Если ток параллелен полю, силы нет вовсе.
Задачи на поле часто идут вместе с расчётом сопротивления и мощности: закон Ома пригодится из калькулятора закона Ома, перевод единиц — из конвертера единиц, кабель для реальной катушки подберёт сечение кабеля.
| Поле тока | правая рука, буравчик |
| Сила Ампера | левая рука, F = IBl sin α |
| Сила Лоренца | левая рука, F = qvB sin α |
| Открытие | Эрстед, 1820 |
| Правило винта | Максвелл, 1873 |
Как пользоваться
- Ток от нас или к нам.
- Ток в витках → полюса.
- Поле и ток → сила.
- Подсказка под схемой.
Частые вопросы
Как звучит правило буравчика простыми словами
Если вкручивать буравчик или штопор так, чтобы он двигался по направлению тока, то рукоятка будет вращаться по направлению линий магнитного поля. Для тока, текущего от нас, линии поля идут по часовой стрелке, для тока к нам — против.
Как определить полюса катушки
Возьмите катушку правой рукой так, чтобы четыре пальца шли по току в витках. Отставленный большой палец покажет северный полюс. То же даёт буравчик: вращайте рукоятку по току в витках, и его остриё пойдёт к северному полюсу.
Чем правило левой руки отличается от правила буравчика
Буравчик и правая рука находят направление магнитного поля, которое создаёт ток. Левая рука находит силу, с которой готовое поле действует на проводник с током или на движущуюся частицу: линии поля входят в ладонь, пальцы по току, большой палец показывает силу.
Как определить направление силы Лоренца
По правилу левой руки: линии индукции входят в ладонь, четыре пальца направлены по скорости положительно заряженной частицы, большой палец показывает силу. Для электрона и других отрицательных частиц сила направлена в обратную сторону.
Что значат кружок с точкой и крестиком на схеме
Кружок с точкой — ток или поле направлены к нам, из плоскости рисунка: мы видим остриё стрелы. Кружок с крестиком — от нас, в плоскость: видно оперение улетающей стрелы.
Спросите нейросети об инструменте
Похожие инструменты
Планеты Солнечной системы по порядку от Солнца: размеры в масштабе, расстояния, год и сутки, спутники, самая большая и ближайшая планета, запоминалка.
ОткрытьЕдиницы измерения информацииПеревод бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт и терабайт по 1024 и по 1000: почему флешка показывает меньше и сколько качается файл.
ОткрытьКонвертер расхода жидкостиЛитры в секунду, кубометры в час, галлоны в минуту и кубофуты в секунду. Плюс расчёт расхода по диаметру трубы и скорости потока.
ОткрытьКонвертер массыГраммы, килограммы и тонны в фунты, унции, стоуны и караты; пуды и русские фунты; таблица частых значений.
ОткрытьМасштаб ВселеннойЗум по 62 порядкам величины: от планковской длины и протона через клетку, человека и Землю до галактик и края наблюдаемого мира. Сравнение любых двух объектов и таблица всех размеров.
ОткрытьКонвертер температурыЦельсий, Фаренгейт, Кельвин, Реомюр и Ранкин с точными формулами, таблица от −40 до 100 °C и опорные точки: тело, вода, духовка.
ОткрытьЕщё конвертеры величин
Длина и масса, площадь и объём, скорость, давление, энергия и мощность, цена за килограмм и плотность вещества — в разделе 32 конвертера.