Правило свердлика та правило правої руки · Розв'язування задач
Актуалізація знань
Магнітне поле
Особлива форма матерії, що існує навколо провідника зі струмом
Лінії магнітної індукції
Замкнені криві, що охоплюють провідник
Вектор магнітної індукції B
Характеризує силову дію магнітного поля
Залежність від струму
Напрямок ліній залежить від напрямку струму в провіднику — зі зміною струму змінюється орієнтація магнітних стрілок
Магнітне поле прямого провідника зі струмом
Форма ліній
Концентричні кола, що охоплюють провідник
B та відстань
Магнітна індукція зменшується зі збільшенням відстані від провідника
B та струм
Магнітна індукція збільшується зі збільшенням сили струму
Правило свердлика (для прямого провідника)
Якщо вкручувати свердлик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика вкаже напрямок ліній магнітної індукції.
Альтернативне формулювання (правило правої руки):
- Великий палець правої руки — за напрямком струму
- Чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній B
Позначення напрямку струму на схемах
· Крапка
Струм іде «на нас» — вістря стріли
× Хрестик
Струм іде «від нас» — хвіст стріли
Лінії B — концентричні кола навколо провідника; напрямок визначається правилом свердлика.
Магнітне поле котушки зі струмом
Будова котушки
Провідник, змотаний у декілька витків
Складання полів
Магнітні поля окремих витків складаються — поле всередині значно сильніше
Два полюси
Котушка, як і постійний магніт, має 北 (N) та 南 (S) полюси на торцях
Правило правої руки для котушки
Якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок на північний полюс котушки.
- Чотири пальці → за напрямком струму у витках
- Великий палець → вказує на полюс N
- Великий палець також вказує напрямок вектора B всередині котушки
Правило свердлика для котушки
Формулювання
Якщо обертати ручку свердлика за напрямком струму у витках котушки, то поступальний рух свердлика вкаже напрямок вектора B всередині котушки — до північного полюсу.
Порівняння правил: обидва правила дають однаковий результат — це різні способи запам'ятати те саме фізичне явище.
Котушка зі струмом і постійний магніт: порівняння
Спільне
- Однаковий вигляд ліній магнітної індукції
- Два полюси — N і S
- Однакова орієнтація в полі Землі
Відмінність
- Поле котушки можна вмикати/вимикати
- Силу поля регулюють силою струму
Розв'язування задач
Застосовуємо правила свердлика та правої руки на практиці
Задача 1 — Визначення напрямку струму
Умова
Відома картина ліній магнітної індукції навколо провідника. Визначити напрямок струму.
Розв'язання
Застосовуємо правило свердлика. Якщо лінії B йдуть проти годинникової стрілки (вигляд зверху) — струм іде «від нас» (×)
Відповідь
Напрямок струму визначається за напрямком обертання ліній B відносно спостерігача
Задача 2 — Визначення полюсів котушки
Умова
У котушці тече струм у заданому напрямку. Визначити, який торець є північним полюсом.
Розв'язання
Застосовуємо правило правої руки: чотири пальці спрямовуємо за напрямком струму у витках → великий палець вказує на N
Відповідь
Торець, на який вказує великий палець правої руки, є північним полюсом котушки
Задача 3 — Взаємодія котушки з магнітом
Умова
Над котушкою підвішено магніт. Що відбудеться, якщо замкнути коло?
Розв'язання
Визначаємо полюс котушки, звернений до магніту: однойменні полюси відштовхуються, різнойменні — притягуються
Відповідь
Залежить від напрямку струму — магніт або притягнеться, або відштовхнеться
Магнітне поле котушки зі струмом