자기력이 작용하는 방향을 결정하는 것은 까다로울 수 있습니다. 오른손 법칙을 이해하면이 작업이 더 쉬워집니다.
자기력
로렌츠 힘의 법칙은 자기장을 움직이는 전하 또는 그와 만나는 전류에 의해 느껴지는 힘과 관련이 있습니다. 이 법칙은 벡터 교차 곱으로 표현할 수 있습니다.
F = qv \ times B
유료로큐(쿨롱 단위, C) 속도로 이동V(초당 미터, m / s) 자기장에서비(teslas, T로 측정). 힘의 SI 단위는 뉴턴 (N)입니다.
이동 전하의 집합 인 전류의 경우 대신 F = I × B로 표현할 수 있습니다.나는암페어 (A)로 측정됩니다.
자기장의 전하 또는 전류에 작용하는 힘의 방향은 오른손 법칙에 의해 결정됩니다. 또한 힘은 벡터이기 때문에 법칙의 항이 서로 직각이 아니면 그 크기와 방향은 주어진 벡터의 구성 요소입니다. 이 경우 일부 삼각법이 필요합니다.
벡터 외적과 오른손 법칙
벡터 외적의 일반 공식은 다음과 같습니다.
a \ times b = | a | | b | \ sin {\ theta} n
- |ㅏ| 벡터의 크기 (길이)ㅏ
- |비| 벡터의 크기 (길이) 비
- θ는ㅏ과비
- 엔둘 다에 대해 직각 인 단위 벡터입니다. ㅏ과비
벡터ㅏ및 벡터비평면에 있으며, 결과적인 외적 방향 (벡터씨)는 두 가지 방식으로 수직 일 수 있습니다: 해당 평면에서 위 또는 아래를 가리 킵니다 (위쪽 또는 바깥 쪽을 가리킴). 데카르트 좌표계에서 이것은 벡터가 다음과 같은 경우 z 방향을 설명하는 또 다른 방법입니다.ㅏ과비x-y 평면에 있습니다.
Lorentz 힘 법칙의 경우 벡터ㅏ전하의 속도V또는 현재나는, 벡터비자기장입니다비및 벡터씨힘이다에프.
그렇다면 물리학자는 사용하려는 어휘에 따라 결과적인 힘 벡터가 위, 아래, 평면 안팎을 가리키는 지 아니면 양 또는 음의 z 방향을 가리키는 지 어떻게 알 수 있을까요? 쉬움: 그녀는 오른손 규칙을 사용합니다.
- 벡터를 따라 오른손의 검지 손가락을 가리 킵니다.ㅏ, 전류의 방향 또는 전하의 속도.
- 벡터를 따라 오른손의 가운데 손가락을 가리 킵니다.비, 자기장의 방향으로.
- 엄지 손가락이 가리키는 곳을보세요. 이것은 벡터의 방향입니다씨, 외적 및 결과적인 힘.
이것은 양전하에 대해서만 작동합니다. 충전 또는 전류가부정, 힘은 실제로반대말엄지 손가락이 가리키는 방향. 그러나, 그크기외적의 변화는 없습니다. (또는 음전하 또는 전류로 왼손을 사용하면 엄지 손가락이 자기력의 올바른 방향을 가리 킵니다.)
예
기존의 20A 전류는 30T 자기장을 통해 15도 각도로 직선으로 흐릅니다. 어떤 힘을 경험합니까?
F = I \ times B \ sin {\ theta} = 20 \ times 30 \ sin {15} = 155.29 \ text {N}
그리고 방향은 바깥 쪽입니다 (양의 z 방향).
자기력의 방향은 전류와 자기장을 모두 포함하는 평면에 수직으로 유지됩니다. 90 도와 다른이 둘 사이의 각도는크기힘의.
이것은 또한 벡터 외적이 수직 벡터 (sin (90) = 1이기 때문에) 일 때 사인 항이 삭제 될 수있는 이유와 전하 또는 전류가 움직이는 이유를 설명합니다.자기장과 평행경험담힘이 없다(sin (0) = 0 이후)!