Výše bylo zmíněno, že všechny různé formulace pravidla gimlet (screw) nebo pravidla pravé ruky (a dalších podobných pravidel), včetně všech níže uvedených, nejsou nutné. Není nutné je znát, pokud znáte (alespoň v jedné z možností) výše popsané obecné pravidlo a znáte pořadí faktorů ve vzorcích obsahujících vektorový součin.
Mnohá z níže popsaných pravidel jsou však dobře přizpůsobena speciálním případům jejich aplikace a proto může být velmi pohodlné a snadné v těchto případech rychle určit směr vektorů. [8] .
[upravit] Pravidlo pravé ruky nebo gimlet (šroub) pro mechanickou rychlost otáčení [upravit] Pravidlo pravé ruky nebo gimlet (šroub) pro úhlovou rychlost
To je známo vektor rychlosti s tímto bodem souvisí vektor úhlové rychlosti a vektor nakreslený z pevného bodu do daného, jako jejich vektorový součin:
Je tedy zřejmé, že pro určení směru vektoru úhlové rychlosti lze použít šroubové pravidlo a pravidlo pravé ruky popsané výše pro křížový součin.
To v podstatě stačí.
V tomto případě však mohou být pravidla formulována ještě jednodušším a zapamatovatelnějším způsobem, protože mluvíme o velmi reálné rotaci:
Pravidlo gimletu (šroubu): Pokud otočíte šroubem (gimletem) ve směru, ve kterém se otáčí tělo, bude se šroubovat (nebo vyšroubovávat) ve směru, kam směřuje úhlová rychlost.
Pravidlo pravé ruky: Pokud si představíme, že jsme vzali těleso do pravé ruky a otočili ho ve směru, kam ukazují čtyři prsty, pak vystrčený palec bude ukazovat směrem, kterým při takovém otáčení směřuje úhlová rychlost.
[Edit] Pravidlo pravé ruky nebo gimlet (šroub) pro moment hybnosti
Zcela podobná pravidla pro určování směru moment hybnosti, což není překvapivé, protože moment hybnosti je úměrný úhlové rychlosti s kladným koeficientem [9] .
[Edit] Pravidlo pravé ruky nebo gimletu (šroubu) pro moment sil
pro moment sil (točivý moment)
(kde je síla aplikována ibod tělesa, je vektor poloměru, je znakem násobení vektoru),
pravidla jsou také obecně podobná, ale formulujeme je explicitně.
Pravidlo gimletu (šroubu): Otočíte-li šroubem (gimletem) ve směru, ve kterém mají síly tendenci otáčet tělesem, šroub se zašroubuje (nebo vyšroubuje) ve směru, ve kterém směřuje moment těchto sil.
Pravidlo pravé ruky: Pokud si představíme, že jsme vzali tělo do pravé ruky a snažíme se ho otočit ve směru, kam směřují čtyři prsty (síly, které se snaží tělo otočit, směřují ve směru těchto prstů), pak se ukáže vyčnívající palec ve směru, kam směřuje kroutící moment (moment těchto sil).
[upravit překlad] Pravidlo pravé ruky a gimlet (šroub) v magnetostatice a elektrodynamice [upravit] Pro magnetickou indukci (Biot-Savart zákon)
Pravidlo Gimlet (šroub).: Je-li směr translačního pohybu nebozez (šroub) se shoduje se směrem proudu ve vodiči, pak se směr otáčení rukojeti gimlet shoduje se směrem vektor magnetické indukce pole vytvořené tímto proudem.
Pravidlo pravé ruky
Pravidlo pravé ruky: Uchopíte-li vodič pravou rukou tak, že vyčnívající palec ukazuje směr proudu, pak zbývající prsty ukáží směr obálek vodiče čar magnetické indukce, pole vytvořené tímto proudem a obálky vodiče, a tedy i směr vektor magnetické indukce, směřující všude tečně k těmto čarám.
Pro solenoid je to formulováno takto: Pokud uchopíte solenoid dlaní pravé ruky tak, že čtyři prsty směřují podél proudu v zatáčkách, pak odložený palec ukáže směr magnetických siločar uvnitř solenoidu..
Věda není schopna vysvětlit, proč kolem vodiče s proudem, jak bylo experimentálně zjištěno, vektor magnetické indukce směřuje doprava, nikoli doleva, nebo v každém případě spontánně.
Od vzniku elektřiny bylo ve fyzice vykonáno mnoho vědecké práce zaměřené na studium jejích charakteristik, vlastností a účinků na životní prostředí. Pravidlo gimlet se významně podepsalo na studiu magnetického pole, zákon pravé ruky pro válcové vinutí drátu umožňuje hlubší pochopení procesů probíhajících v solenoidu a pravidlo levé ruky charakterizuje síly které působí na vodič proudem. Díky pravé a levé ruce a také mnemotechnickým technikám lze tyto vzory snadno studovat a pochopit.
princip gimletu
Po poměrně dlouhou dobu byly magnetické a elektrické charakteristiky pole fyzikou studovány odděleně. V roce 1820 však zcela náhodou dánský vědec Hans Christian Oersted během přednášky o fyzice na univerzitě objevil magnetické vlastnosti drátu s elektřinou. Byla také zjištěna závislost orientace magnetické střelky na směru toku proudu ve vodiči.
Provedený experiment prokazuje přítomnost pole s magnetickými charakteristikami kolem vodiče s proudem, na který reaguje zmagnetizovaná střelka nebo kompas. Orientace toku “změny” způsobuje, že se střelka kompasu otáčí v opačných směrech, samotná šipka je umístěna tangenciálně k elektromagnetickému poli.
Interakce elektromagnetického pole s magnetickou střelkou
K identifikaci orientace elektromagnetických toků se používá gimletovo pravidlo neboli zákon pravého šroubu, který říká, že zašroubováním šroubu podél toku elektrického proudu v bočníku se nastaví způsob otáčení rukojetí. orientace EM toků pozadí “změny”.
Je také možné použít Maxwellovo pravidlo pravé ruky: když je zatažený prst pravé ruky orientován podél průběhu toku elektřiny, pak zbývající sevřené prsty ukážou orientaci elektromagnetického pole.
Maxwellovo pravidlo pravé ruky
Použitím těchto dvou principů bude dosaženo stejného efektu, použitého pro stanovení elektromagnetických toků.
Zákon pravé ruky pro solenoid
Uvažovaný princip šroubu nebo Maxwellova pravidelnost pro pravou ruku platí pro přímý drát s proudem. V elektrotechnice však existují zařízení, ve kterých vodič není umístěn rovně a zákon šroubu se na něj nevztahuje. V první řadě to platí pro induktory a solenoidy. Solenoid, jako druh induktoru, je válcové vinutí drátu, jehož délka je mnohonásobně větší než průměr solenoidu. Induktorová tlumivka se od solenoidu liší pouze délkou samotného vodiče, která může být několikanásobně menší.
Francouzský specialista na matematiku a fyziku A-M. Ampere díky svým experimentům zjistil a dokázal, že když induktorem procházel elektrický proud, ručičky kompasu na koncích válcového vinutí drátu otáčely své opačné konce podél neviditelných toků EM pole. Takové experimenty prokázaly, že v blízkosti induktoru s proudem vzniká magnetické pole a válcové vinutí drátu tvoří magnetické póly. Elektromagnetické pole vybuzené elektrickým proudem válcového vinutí drátu je podobné magnetickému poli permanentního magnetu – konec válcového vinutí drátu, ze kterého vycházejí EM toky, představuje severní pól, resp. opačný konec je jih.
K rozpoznání magnetických pólů a orientace EM čar v induktoru s proudem se používá pravidlo pravé ruky pro elektromagnet. Říká, že když vezmete tuto cívku rukou, umístíte prsty dlaně přímo do průběhu toku elektronů v zatáčkách, palec posunutý o devadesát stupňů nastaví orientaci elektromagnetického pozadí na střed. solenoid – jeho severní pól. Při znalosti polohy magnetických pólů válcového vinutí drátu je tedy možné určit dráhu toku elektronů v závitech.
Zákon pravé ruky pro solenoid s proudem
zákon levé ruky
Hans Christian Oersted se po objevení fenoménu magnetického pole v blízkosti zkratu rychle podělil o své výsledky s většinou vědců v Evropě. V důsledku toho Ampere A.-M. pomocí vlastních metod po krátké době odhalil veřejnosti experiment na specifickém chování dvou paralelních bočníků s elektrickým proudem. Formulace experimentu prokázala, že paralelně umístěné dráty, kterými proudí elektřina jedním směrem, se vzájemně pohybují k sobě. V souladu s tím se takové bočníky budou navzájem odpuzovat za předpokladu, že „změna“ v nich proudící bude distribuována v různých směrech. Tyto experimenty vytvořily základ Amperových zákonů.
Experiment A.-M. Ampér
Testy nám umožňují vyslovit hlavní závěry:
- Permanentní magnet, “reverzibilní” vodič, elektricky nabitá pohybující se částice mají kolem sebe oblast EM;
- Nabitá částice pohybující se v této oblasti podléhá určitému vlivu z EM pozadí;
- Elektrický „zvrat“ je orientovaný pohyb nabitých částic, respektive elektromagnetické pozadí působí na bočník elektřinou.
EM pozadí ovlivňuje bočník „změnou“ nějakého druhu tlaku zvaného ampérová síla. Tuto vlastnost lze určit podle vzorce:
- FA je ampérová síla;
- I je intenzita elektřiny;
- B je vektor magnetické indukce modulo;
- Δl je velikost bočníku;
- α je úhel mezi směrem B a průběhem elektřiny v drátu.
Za předpokladu, že úhel α je devadesát stupňů, je tato síla největší. Pokud je tedy tento úhel nulový, pak je síla nulová. Obrys této síly je odhalen vzorem levé ruky.
Pro vaši informaci. Pokud vektor magnetické indukce vstoupí do dlaně a prsty jsou umístěny podél toku proudu, palec ohnutý o 90 ° ukáže směr síly působící na drát se „změnou“.
Pokud si prostudujete pravidlo gimlet a pravidlo levé ruky, získáte všechny odpovědi na vznik EM polí a jejich vliv na vodiče. Díky těmto pravidlům je možné vypočítat indukčnost cívek a v případě potřeby vytvořit protiproudy. Princip konstrukce elektromotorů je založen na Ampérových silách obecně a zejména na pravidle levé ruky.
