Određivanje smjera djelovanja magnetskih sila može biti nezgodno. Razumijevanje pravila s desne strane to olakšava.
Magnetske sile
Lorentzov zakon sile povezuje magnetsko polje sa silom koju osjeća električni naboj ili struja koja se kreće u pokretu. Ovaj zakon može se izraziti kao vektorski križni umnožak:
F = qv \ puta B
za naplatuq(u kulonima, C) kreće se brzinomv(u metrima u sekundi, m / s) u magnetskom poljuB(izmjereno u teslama, T). SI jedinica snage je newton (N).
Za kolekciju pokretnih naboja, struja se to može izraziti umjesto F = I × B, gdje je strujaJamjeri se u amperima (A).
Smjer sile koja djeluje ili na naboj ili na struju u magnetskom polju određuje se pravilom s desne strane. Uz to, budući da je sila vektor, ako pojmovi u zakonu nisu međusobno pod pravim kutom, njegova veličina i smjer sastavni su dio danih vektora. U ovom je slučaju potrebna neka trigonometrija.
Vektorski križni proizvodi i pravilo s desne strane
Opća formula za vektorski umnožak je:
a \ puta b = | a | | b | \ sin {\ theta} n
- |a| je veličina (duljina) vektoraa
- |b| je veličina (duljina) vektora b
- θ je kut izmeđuaib
- nje jedinični vektor pod pravim kutom na obje aib
Ako je vektorai vektorbsu u ravnini, rezultirajući smjer poprečnog proizvoda (vektorc) mogao biti okomit na dva načina: usmjeravanjem gore ili dolje s te ravnine (usmjeravanjem u ili izvan nje). U kartezijanskom koordinatnom sustavu, ovo je još jedan način za opis z-smjera kada vektoriaibsu u x-y ravnini.
U slučaju Lorentzovog zakona sile, vektoraje ili brzina nabojavili strujaJa, vektorbje magnetsko poljeBi vektorcje silaF.
Pa kako fizičar može reći je li rezultirajući vektor sile usmjeren gore ili dolje, u ili izvan ravnine, ili u pozitivnom ili negativnom z-smjeru, ovisno o rječniku koji želi koristiti? Jednostavno: Koristi pravilo s desne strane:
- Usmjerite kažiprst desne ruke duž vektoraa, smjer struje ili brzina naboja.
- Usmjerite srednji prst desne ruke duž vektorab, u smjeru magnetskog polja.
- Pogledajte kamo pokazuje palac. To je smjer vektorac, umnožak i rezultirajuća sila.
Imajte na umu da ovo radi samo s pozitivnim nabojem. Ako je naboj ili strujanegativan, sila će zapravo biti usuprotansmjer prema kojem pokazuje palac koji završava. Međutimmagnitudeunakrsnog proizvoda se ne mijenja. (Alternativno, korištenje lijeve ruke s negativnim nabojem ili strujom rezultirat će palcem usmjerenim u ispravnom smjeru magnetske sile.)
Primjeri
Konvencionalna struja od 20 A teče u ravnoj žici pod kutom od 15 stupnjeva kroz magnetsko polje od 30 T. Koju silu doživljava?
F = I \ puta B \ sin {\ theta} = 20 \ puta 30 \ sin {15} = 155,29 \ tekst {N}
A smjer je prema van (pozitivan z-smjer).
Imajte na umu da smjer magnetske sile ostaje okomit na ravninu koja sadrži i struju i magnetsko polje; kut između ta dva koja se razlikuju od 90 stupnjeva samo mijenjamagnitudesile.
To također objašnjava zašto se sinusni pojam može ispustiti kada je vektor umnoška za okomite vektore (budući da je sin (90) = 1), kao i zašto se naboj ili struja krećuparalelno s magnetskim poljemiskustvanikakva sila(budući da je sin (0) = 0)!