磁力が作用する方向を決定するのは難しい場合があります。 右手の法則を理解すると、これが簡単になります。
磁力
ローレンツ力の法則は、磁場を、それに遭遇する移動する電荷または電流によって感じられる力に関連付けます。 この法則は、ベクトル外積として表すことができます。
F = qv \ times B
有料q(クーロン単位、C)速度で移動v(メートル/秒、m / s)磁場中B(テスラ、Tで測定)。 SIの力の単位はニュートン(N)です。
移動電荷、電流のコレクションの場合、これは代わりにF = I×Bとして表すことができます。ここで、電流私アンペア(A)で測定されます。
磁場中の電荷または電流のいずれかに作用する力の方向は、右手の法則によって決定されます。 さらに、力はベクトルであるため、法則の項が互いに直角でない場合、その大きさと方向は与えられたベクトルの構成要素です。 この場合、三角法が必要です。
ベクトル外積と右手の法則
ベクトル外積の一般式は次のとおりです。
a \ times b = | a | | b | \ sin {\ theta} n
- |a| ベクトルの大きさ(長さ)ですa
- |b| ベクトルの大きさ(長さ)です b
- θは間の角度ですaそしてb
- nは両方に対して直角の単位ベクトルです aそしてb
ベクトルの場合aとベクトルb平面内にあり、外積(ベクトル)の結果の方向c)は、2つの方法で垂直にすることができます。その平面から上または下を指す(平面の内外を指す)。 デカルト座標系では、これはベクトルの場合のz方向を記述する別の方法です。aそしてbx-y平面にあります。
ローレンツ力の法則の場合、ベクトルa電荷の速度のいずれかですvまたは現在私、ベクトルb磁場ですBとベクトルc力ですF。
では、物理学者は、使用したい語彙に応じて、結果の力ベクトルが上向きか下向きか、平面内か外向きか、正または負のz方向を向いているかをどのように判断できますか? 簡単:彼女は右手の法則を使用します:
- ベクトルに沿って右手の人差し指を指すa、電流の方向または電荷の速度。
- ベクトルに沿って右手の中指を指すb、磁場の方向に。
- 親指が指しているところを見てください。 これがベクトルの方向ですc、外積と結果として生じる力。
これは正電荷に対してのみ機能することに注意してください。 電荷または電流が負、力は実際にあります反対親指が指し示す方向。 しかしマグニチュード外積のは変化しません。 (または、負の電荷または電流で左手を使用すると、親指が磁力の正しい方向を指すようになります。)
例
20 Aの従来の電流は、30Tの磁場を介して15度の角度で直線ワイヤーに流れます。 それはどのような力を経験しますか?
F = I \ times B \ sin {\ theta} = 20 \ times 30 \ sin {15} = 155.29 \ text {N}
そして、方向は外向きです(正のz方向)。
磁力の方向は、電流と磁場の両方を含む平面に垂直のままであることに注意してください。 90度とは異なる2つの間の角度は、マグニチュード力の。
これは、ベクトルの外積が垂直ベクトルの場合(sin(90)= 1であるため)に正弦項を削除できる理由と、電荷または電流が移動する理由も説明します。磁場に平行経験力なし(sin(0)= 0なので)!