მაგნიტური ძალების მოქმედების მიმართულების განსაზღვრა შეიძლება სახიფათო იყოს. მემარჯვენეების წესის გაგება ამით უფრო ადვილია.
მაგნიტური ძალები
ლორენცის ძალის კანონი უკავშირებს მაგნიტურ ველს ძალას, რომელსაც გრძნობს მოძრავი ელექტრული მუხტი ან მიმდინარეობა, რომელსაც ექმნება იგი. ეს კანონი შეიძლება გამოიხატოს როგორც ვექტორული ჯვარი პროდუქტი:
F = qv \ ჯერ B
ბრალდებითq(კულონებში, C) სიჩქარით მოძრაობავ(წამში წამში, მ / წმ) მაგნიტურ ველშიბ(იზომება ტესლაში, T). SI ძალის ერთეულია ნიუტონი (N).
მოძრავი მუხტების, მიმდინარეობის კრებულისთვის ეს შეიძლება გამოიხატოს, როგორც F = I × B, სადაც მიმდინარემეიზომება ამპერებით (A).
მაგნიტურ ველში ან მუხტზე ან დენზე მოქმედი ძალის მიმართულება განისაზღვრება მარჯვენა წესით. გარდა ამისა, რადგან ძალა ვექტორია, თუ კანონში მოცემული ტერმინები არ არის ერთმანეთის მართი კუთხით, მისი სიდიდე და მიმართულება მოცემული ვექტორების კომპონენტია. ამ შემთხვევაში, საჭიროა გარკვეული ტრიგონომეტრია.
ვექტორული ჯვრის პროდუქტები და მარჯვენა წესი
ვექტორული ჯვარედინი პროდუქტის ზოგადი ფორმულაა:
a \ ჯერ b = | a | | ბ | \ sin {\ theta} n
- |ა| არის ვექტორის სიდიდე (სიგრძე)ა
- |ბ| არის ვექტორის სიდიდე (სიგრძე) ბ
- θ არის კუთხე შორისადაბ
- ნარის ერთეულის ვექტორი ორივეს სწორი კუთხით ადაბ
თუ ვექტორიადა ვექტორიბსიბრტყეში არიან, ჯვრის პროდუქტის შედეგად მიღებული მიმართულება (ვექტორი)გ) შეიძლება იყოს პერპენდიკულარული ორი გზით: ამ თვითმფრინავიდან ზემოთ ან ქვემოთ (მისკენ მიმავალი ან მის გარეთ). კარტეზიანულ კოორდინატთა სისტემაში ეს არის z- მიმართულების აღწერის კიდევ ერთი გზა ვექტორების დროსადაბარიან x-y სიბრტყეში.
ლორენცის ძალის კანონის შემთხვევაში, ვექტორიაან არის მუხტის სიჩქარევან მიმდინარემე, ვექტორიბარის მაგნიტური ველიბდა ვექტორიგარის ძალაფ.
ამრიგად, როგორ შეიძლება ფიზიკოსმა გაარკვიოს, თუ შედეგად მიღებული ვექტორი მიმართულია ზევით ან ქვევით, თვითმფრინავში ან გარეთ, ან დადებითი ან უარყოფითი z- მიმართულებით, დამოკიდებულია იმ ლექსიკით, რომლის გამოყენებაც სურს? მარტივი: იგი იყენებს მარჯვენა წესს:
- მიმართეთ მარჯვენა ხელის საჩვენებელ თითს ვექტორის გასწვრივა, დენის მიმართულება ან მუხტის სიჩქარე.
- მიმართეთ მარჯვენა ხელის შუა თითი ვექტორის გასწვრივბ, მაგნიტური ველის მიმართულებით.
- გადახედეთ იქ, სადაც თითი მიუთითებს ეს არის ვექტორის მიმართულებაგ, ჯვარედინი პროდუქტი და შედეგად მიღებული ძალა.
გაითვალისწინეთ, რომ ეს მუშაობს მხოლოდ დადებითი მუხტისთვის. თუ მუხტი ან მიმდინარეობააუარყოფითი, ძალა რეალურად იქნებასაწინააღმდეგოიმ ადგილის მიმართულება, სადაც თითი მთავრდება მითითებით. ამასთან,სიდიდეჯვარი პროდუქტი არ იცვლება. (გარდა ამისა, მარცხენა ხელის გამოყენება უარყოფითი მუხტით ან დენით გამოიწვევს თითის მაგნიტური ძალის სწორ მიმართულებას.)
მაგალითები
20-ა ჩვეულებრივი მიმდინარე მიედინება სწორ მავთულში 15 გრადუსიანი კუთხით 30-T მაგნიტური ველის გავლით. რა ძალას განიცდის იგი?
F = I \ ჯერ B \ sin {\ theta} = 20 \ ჯერ 30 \ sin {15} = 155.29 \ ტექსტი {N}
და მიმართულება გარედან (დადებითი z- მიმართულება).
გაითვალისწინეთ, რომ მაგნიტური ძალის მიმართულება პერპენდიკულარული რჩება სიბრტყეზე, რომელიც შეიცავს როგორც მიმდინარე, ისე მაგნიტურ ველს; კუთხე ამ ორს შორის, რომელიც განსხვავდება 90 გრადუსიდან, მხოლოდ ცვლისსიდიდეძალის.
ეს ასევე განმარტავს, თუ რატომ შეიძლება შემცირდეს სინუსური ტერმინი, როდესაც ვექტორული ჯვარედინი პროდუქტი არის პერპენდიკულარული ვექტორებისთვის (რადგან ცოდვა (90) = 1) და ასევე რატომ ხდება მუხტის ან დენის მოძრაობამაგნიტური ველის პარალელურადგამოცდილებასარავითარი ძალა(მას შემდეგ, რაც ცოდვა (0) = 0)!