Определянето на посоката, в която действат магнитните сили, може да бъде сложно. Разбирането на правилото отдясно прави това по-лесно.
Магнитни сили
Законът за силата на Лоренц свързва магнитното поле със силата, усещана от движещ се електрически заряд или ток, който го среща. Този закон може да се изрази като векторно кръстосано произведение:
F = qv \ пъти по B
срещу заплащанеq(в кулони, C), движещи се със скоростv(в метри в секунда, m / s) в магнитно полеБ.(измерено в тесла, Т). Силовата единица SI е нютонът (N).
За колекция от движещи се заряди, ток, това може да бъде изразено вместо това като F = I × B, където токАзсе измерва в ампери (А).
Посоката на силата, действаща или върху заряда, или върху тока в магнитно поле, се определя от правилото отдясно. Освен това, тъй като силата е вектор, ако членовете в закона не са под прав ъгъл един към друг, нейната величина и посока са компонент на дадените вектори. В този случай е необходима известна тригонометрия.
Vector Cross Products и дясното правило
Общата формула за векторно кръстосано произведение е:
a \ пъти b = | a | | b | \ sin {\ theta} n
- |а| е величината (дължината) на вектораа
- |б| е величината (дължината) на вектора б
- θ е ъгълът междуаиб
- не единичен вектор под прав ъгъл към двете аиб
Ако вектораи векторбса в равнина, получената посока на кръстосания продукт (вектор° С) може да бъде перпендикулярна по два начина: насочена нагоре или надолу от тази равнина (сочеща към или извън нея). В декартова координатна система това е друг начин за описване на z-посоката при векториаибса в равнината x-y.
В случая със закона за силата на Лоренц, векторае или скоростта на зарядаvили токътАз, векторбе магнитното полеБ.и вектор° Се силатаF.
И така, как физик може да разбере дали полученият вектор на сила е насочен нагоре или надолу, към или извън равнината или в положителната или отрицателната z-посока, в зависимост от речника, който тя иска да използва? Лесно: Тя използва правилото отдясно:
- Насочете показалеца на дясната си ръка по вектораа, посоката на тока или скоростта на заряда.
- Насочете средния пръст на дясната си ръка по вектораб, в посоката на магнитното поле.
- Вижте къде сочи палецът. Това е посоката на вектора° С, кръстосаното произведение и получената сила.
Имайте предвид, че това работи само за положителен заряд. Ако зарядът или токът еотрицателен, силата всъщност ще бъде впротивоположнапосока, където палецът в крайна сметка сочи. както и да евеличинана кръстосания продукт не се променя. (Алтернативно, използването на лявата ръка с отрицателен заряд или ток ще доведе до това палецът да сочи в правилната посока на магнитната сила.)
Примери
Конвенционален ток 20 A протича в прав проводник под ъгъл от 15 градуса през 30-T магнитно поле. Каква сила изпитва?
F = I \ пъти B \ sin {\ theta} = 20 \ по 30 \ sin {15} = 155,29 \ текст {N}
А посоката е навън (положителна z-посока).
Обърнете внимание, че посоката на магнитната сила остава перпендикулярна на равнината, съдържаща както тока, така и магнитното поле; ъгълът между тези две, различаващи се от 90 градуса, променя самовеличинана силата.
Това също обяснява защо синусоидният член може да отпадне, когато векторното кръстосано произведение е за перпендикулярни вектори (тъй като sin (90) = 1), както и защо се движат заряд или токуспоредно на магнитно полепреживяванияникаква сила(тъй като sin (0) = 0)!