Magnetjõudude toimesuuna määramine võib olla keeruline. Parema käe reeglist aru saamine muudab selle lihtsamaks.
Magnetjõud
Lorentzi jõuseadus seob magnetvälja jõuga, mida tunneb sellega kokku puutuv liikuv elektrilaeng või vool. Seda seadust saab väljendada vektor-ristproduktina:
F = qv \ korda B
tasu eestq(kulonites, C) liikuvad kiirusegav(meetrites sekundis, m / s) magnetväljasB(mõõdetuna teslas, T). SI jõuühik on njuuton (N).
Liikuvate laengute, voolu kogumi puhul võib seda väljendada hoopis F = I × B, kus voolMinamõõdetakse amprites (A).
Magnetväljas kas laengule või voolule mõjuva jõu suund määratakse parema käe reegliga. Lisaks, kuna jõud on vektor, siis kui seaduse mõisted ei ole üksteise suhtes täisnurga all, on selle suurus ja suund antud vektorite komponent. Sel juhul on vaja teatud trigonomeetriat.
Vector Risti tooted ja parempoolne reegel
Vektori ristprodukti üldvalem on:
a \ korda b = | a | | b | \ sin {\ theta} n
- |a| on vektori suurus (pikkus)a
- |b| on vektori suurus (pikkus) b
- θ on nurkajab
- non ühikvektor mõlema suhtes täisnurga all ajab
Kui vektoraja vektorbon tasapinnal, mille tulemuseks on ristprodukt (vektorc) võiks olla risti kahel viisil: suunata sellest tasapinnast üles või alla (osutada sinna või välja). Dekartesi koordinaatsüsteemis on see veel üks viis vektorite z-suuna kirjeldamiseksajabasuvad x-y tasapinnas.
Lorentzi jõu seaduse korral vektoraon kas laengu kiirusvvõi praeguneMina, vektorbon magnetväliBja vektorcon jõudF.
Niisiis, kuidas saab füüsik öelda, kas saadud jõuvektor on suunatud üles või alla, tasapinnale või väljapoole või positiivses või negatiivses z-suunas, sõltuvalt sõnavarast, mida ta kasutada soovib? Lihtne: ta kasutab parema käe reeglit:
- Suunake parema käe nimetissõrm mööda vektorita, voolu suund või laengu kiirus.
- Suunake parema käe keskmine sõrm mööda vektoritb, magnetvälja suunas.
- Vaata, kuhu pöial osutab. See on vektori suundc, ristprodukt ja sellest tulenev jõud.
Pange tähele, et see töötab ainult positiivse laengu korral. Kui laeng või vool onnegatiivne, jõud on tegelikultvastupidinepöidla suunamise suund. Siiskisuurusjärkristtoote väärtus ei muutu. (Teise võimalusena võib negatiivse laengu või vooluga vasaku käe kasutamine tuua pöidla magnetjõu õiges suunas.)
Näited
20-A tavaline vool voolab sirgjoones 15-kraadise nurga all läbi 30-T magnetvälja. Millist jõudu ta kogeb?
F = I \ korda B \ sin {\ theta} = 20 \ korda 30 \ sin {15} = 155,29 \ tekst {N}
Ja suund on väljapoole (positiivne z-suund).
Pange tähele, et magnetjõu suund jääb risti tasapinnaga, mis sisaldab nii voolu kui ka magnetvälja; nende kahe nurk, mis erineb 90 kraadist, muudab ainultsuurusjärkjõud.
See seletab ka seda, miks siinusmõiste võib loobuda, kui vektori ristprodukt on risti olevate vektorite jaoks (kuna sin (90) = 1), ja ka seda, miks laeng või vool liigubparalleelselt magnetväljagakogemusipole jõudu(kuna patt (0) = 0)!