Wyjaśnienie reguł kciuka prawej i lewej ręki Flemminga

Co to są zasady lewej i prawej ręki Fleminga?

Zawsze, gdy przewodnik przewodzący prąd znajduje się w polu magnetycznym, na przewodnik będzie działać siła. Kierunek tej siły można określić za pomocą zasady lewej ręki Fleminga (znanej również jako 'zasada lewej ręki Fleminga dla silników').

Podobnie, jeśli przewodnik zostanie siłą wprowadzony do pola magnetycznego, w tym przewodniku indukuje się prąd. Kierunek tej siły można określić za pomocą zasady prawej ręki Fleminga.

W obu zasadach lewej i prawej ręki Fleminga istnieje relacja między polem magnetycznym, prądem i siłą. Ta relacja jest kierunkowo określona odpowiednio przez zasadę lewej ręki Fleminga i zasadę prawej ręki Fleminga.

Te zasady nie określają wielkości, ale pokazują kierunek dowolnego z trzech parametrów (pole magnetyczne, prąd, siła), gdy znany jest kierunek dwóch pozostałych parametrów.

Zasada lewej ręki Fleminga jest głównie stosowana do silników elektrycznych, a zasada prawej ręki Fleminga jest głównie stosowana do generatorów elektrycznych.

Co to jest zasada lewej ręki Fleminga?

Stwierdzono, że zawsze, gdy przewodnik przewodzący prąd umieszczony jest w polu magnetycznym, na przewodnik działa siła, której kierunek jest prostopadły zarówno do kierunku prądu, jak i pola magnetycznego.

Na poniższym rysunku przedstawiono fragment przewodnika o długości 'L' ustawiony pionowo w jednorodnym poziomym polu magnetycznym o natężeniu 'H', wytworzonym przez dwa magnesy N i S. Jeśli prąd 'I' płynie przez ten przewodnik, wielkość siły działającej na przewodnik wynosi:

Wyciągnij lewą rękę tak, aby kciuk, palec wskazujący i środkowy były do siebie prostopadłe. Jeśli palec wskazujący reprezentuje kierunek pola, a środkowy kierunek prądu, to kciuk wskazuje kierunek siły.

Gdy prąd płynie przez przewodnik, wokół niego indukuje się pole magnetyczne. Pole magnetyczne można sobie wyobrazić jako liczne zamknięte linie sił magnetycznych wokół przewodnika.

Kierunek linii sił magnetycznych można określić według reguły śrubki Maxwella lub zasady uścisku prawej ręki.

Według tych zasad, kierunek linii sił magnetycznych (lub linii strumienia) jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, jeśli prąd płynie od obserwatora, czyli kiedy kierunek prądu przez przewodnik jest skierowany w stronę wnętrza płaszczyzny odniesienia, jak pokazano na rysunku.

Teraz, jeśli na przewodnik nałożone zostanie poziome pole magnetyczne, te dwa pola magnetyczne, tj. pole wokół przewodnika spowodowane prądem płynącym przez niego oraz zewnętrzne pole magnetyczne, będą oddziaływać na siebie nawzajem.

Obserwujemy na rysunku, że linie sił magnetycznych zewnętrznego pola magnetycznego biegną od bieguna N do S, czyli z lewej na prawo.

Linie sił magnetycznych zewnętrznego pola magnetycznego i linie sił magnetycznych spowodowane prądem w przewodniku są zgodne powyżej przewodnika, a przeciwne poniżej przewodnika.

W związku z tym powyżej przewodnika będzie większa liczba współgrających linii sił magnetycznych niż poniżej przewodnika.

W konsekwencji, powyżej przewodnika będzie większe skupienie linii sił magnetycznych w małej przestrzeni. Ponieważ linie sił magnetycznych nie są już prostymi liniami, są napięte jak naciągnięte gumowe taśmy.

W rezultacie wystąpi siła, która będzie skłaniać przewodnik do przesunięcia się z bardziej skoncentrowanego pola magnetycznego do mniej skoncentrowanego, czyli z obecnej pozycji w dół.

Jeśli teraz obserwujesz kierunek prądu, siły i pola magnetycznego w powyższym