Flemings vänster- och högerhandsregel förklarad

Vad är Flemings vänster- och högerhandsregler?

När en strömförande ledare hamnar i ett magnetfält, kommer det att verka en kraft på den ledaren. Riktningen av denna kraft kan hittas med hjälp av Flemings vänsterhandsregel (också känd som 'Flemings vänsterhandsregel för motorer').

På samma sätt, om en ledare tvingas in i ett magnetfält, kommer det att uppstå en inducerad ström i den ledaren. Riktningen av denna kraft kan hittas med hjälp av Flemings högerhandsregel.

I både Flemings vänster- och högerhandsregler finns det en relation mellan magnetfältet, strömmen och kraften. Denna relation fastställs riktningssmässigt av Flemings vänster- respektive högerhandsregel.

Dessa regler bestämmer inte storleken, utan visar istället riktningen för någon av de tre parametrarna (magnetfält, ström, kraft) när riktningen för de andra två parametrarna är känd.

Flemings vänsterhandsregel är främst tillämplig på elektriska motorer och Flemings högerhandsregel är främst tillämplig på elektriska generatorer.

Vad är Flemings vänsterhandsregel?

Det har visat sig att när en strömförande ledare placeras inuti ett magnetfält, verkar en kraft på den ledaren, i en riktning vinkelrät mot både strömmens och magnetfältets riktningar.

I figuren nedan är en del av en ledare med längden 'L' placerad vertikalt i ett jämnt horisontellt magnetfält med styrkan 'H', producerat av två magnetpoler N och S. Om den strömmen 'I' flyter genom denna ledare, är storleken på kraften som verkar på ledaren:

Sträck ut din vänstra hand med pekfingret, långfingret och tummen vinkelräta mot varandra. Om pekfingret representerar fältets riktning och långfingret representerar strömmens riktning, så ger tummen kraftens riktning.

När ström flyter genom en ledare induseras ett magnetfält runt den. Magnetfältet kan föreställas genom att tänka sig antal stängda magnetiska kraftlinjer runt den ledaren.

Riktningen av magnetiska kraftlinjer kan fastställas med Maxwells kurkorksboltsregel eller högerhandsregeln.

Enligt dessa regler är riktningen av magnetiska kraftlinjer (eller flödeslinjer) medurs om strömmen flyter bort från betraktaren, det vill säga om strömmens riktning genom ledaren är inåt från referensplanet som visas i figuren.

Om nu ett horisontellt magnetfält appliceras externt till ledaren, kommer dessa två magnetfält, det vill säga fältet runt ledaren på grund av den strömmen genom den och det externa fältet att interagera med varandra.

Vi observerar i bilden att de magnetiska kraftlinjerna för det externa magnetfältet går från N till S pol, det vill säga från vänster till höger.

De magnetiska kraftlinjerna för det externa magnetfältet och de magnetiska kraftlinjerna på grund av strömmen i ledaren är i samma riktning ovanför ledaren, och de är i motsatt riktning under ledaren.

Därför kommer det att finnas fler samriktade magnetiska kraftlinjer ovanför ledaren än nedanför ledaren.

Som en konsekvens kommer det att finnas en större koncentration av magnetiska kraftlinjer i en liten yta ovanför ledaren. Eftersom magnetiska kraftlinjer inte längre är raka linjer, är de under spänning som sträckta gummityglar.

Som en resultat kommer det att finnas en kraft som kommer att försöka flytta den ledaren från det mer koncentrerade magnetfältet till det mindre koncentrerade magnetfältet, det vill säga från dess nuvarande position nedåt.

Om du nu observerar riktningen av strömmen, kraften och magnetfältet i ovanstående förklaring, kommer du att finna att riktningarna är enligt Flemings vänsterhandsregel.