Manyetik kuvvetlerin etki ettiği yönü belirlemek zor olabilir. Sağ el kuralını anlamak bunu kolaylaştırır.
Manyetik Kuvvetler
Lorentz kuvvet yasası, bir manyetik alanı, hareket eden bir elektrik yükü veya onunla karşılaşan akım tarafından hissedilen kuvvetle ilişkilendirir. Bu yasa bir vektör çapraz çarpımı olarak ifade edilebilir:
F=qv\times B
bir ücret karşılığındaq(coulomb cinsinden, C) hızla hareket ediyorv(saniyede metre, m/s) manyetik alandaB(teslas, T cinsinden ölçülür). SI kuvvet birimi Newton'dur (N).
Hareketli yükler topluluğu için, bir akım, bunun yerine F = I × B şeklinde ifade edilebilir, burada akımbenamper (A) cinsinden ölçülür.
Manyetik alanda yüke veya akıma etki eden kuvvetin yönü sağ el kuralı ile belirlenir. Ek olarak, kuvvet bir vektör olduğu için, kanundaki terimler birbirine dik açıda değilse, büyüklüğü ve yönü verilen vektörlerin bir bileşenidir. Bu durumda, bazı trigonometri gereklidir.
Vektör Çapraz Çarpımları ve Sağ El Kuralı
Bir vektör çapraz ürün için genel formül:
a \times b = |a| |b| \sin{\theta} n
- |bir| vektörün büyüklüğü (uzunluğu)bir
- |b| vektörün büyüklüğü (uzunluğu) b
- θ arasındaki açıdırbirveb
- nbirim vektör her ikisine de dik açıdadır birveb
vektör isebirve vektörbbir düzlemde, çapraz ürünün ortaya çıkan yönü (vektörc) iki şekilde dik olabilir: o düzlemden yukarı veya aşağı dönük (içine veya dışına dönük). Kartezyen koordinat sisteminde, vektörler z-yönünü tanımlamanın başka bir yoludur.birvebx-y düzlemindedir.
Lorentz kuvvet yasası durumunda, vektörbirya yükün hızıvveya mevcutben, vektörbmanyetik alanBve vektörckuvvet miF.
Öyleyse bir fizikçi, kullanmak istediği kelime dağarcığına bağlı olarak, ortaya çıkan kuvvet vektörünün yukarı veya aşağı, düzlemin içine veya dışına veya pozitif veya negatif z-yönüne işaret edip etmediğini nasıl anlayabilir? Kolay: Sağ el kuralını kullanır:
- Sağ elinizin işaret parmağını vektör boyunca doğrultunbir, akımın yönü veya yükün hızı.
- Sağ elinizin orta parmağını vektör boyunca doğrultunb, manyetik alan yönünde.
- Başparmağın gösterdiği yere bakın. Bu vektörün yönüc, çapraz ürün ve ortaya çıkan kuvvet.
Bunun yalnızca pozitif bir ücret için çalıştığını unutmayın. Şarj veya akım iseolumsuz, kuvvet aslında olacakkarşısındabaşparmağın işaret ettiği yerin yönü. Ancakbüyüklükçapraz çarpım değişmez. (Alternatif olarak, sol eli negatif bir yük veya akımla kullanmak, başparmağın manyetik kuvvetin doğru yönünü göstermesine neden olur.)
Örnekler
20-A'lık geleneksel bir akım, 30-T'lik bir manyetik alan boyunca 15 derecelik bir açıyla düz bir telde akar. Hangi gücü deneyimliyor?
F=I\times B \sin{\theta}=20\times 30\sin{15}=155.29\text{ N}
Ve yön dışa doğrudur (pozitif z yönü).
Manyetik kuvvetin yönünün hem akımı hem de manyetik alanı içeren düzleme dik kaldığına dikkat edin; 90 dereceden farklı olan bu ikisi arasındaki açı sadecebüyüklükkuvvetin.
Bu aynı zamanda, vektör çapraz çarpımı dik vektörler için olduğunda (çünkü sin (90) = 1) sinüs teriminin neden düşürülebileceğini ve ayrıca bir yükün veya akımın nedenbir manyetik alana paraleldeneyimlergüç yok, zorlama yok(günah (0) = 0 olduğu için)!