Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Правило левой руки Флеминга

[1] [2] Правило левой руки Флеминга для электродвигателей - одна из пары визуальных мнемоник , другая - правило правой руки Флеминга [3] (для генераторов). Они были созданы Джоном Амброузом Флемингом в конце 19 века как простой способ определения направления движения электродвигателя или направления электрического тока в электрическом генераторе .

Когда ток течет через проводящий провод, и к этому потоку прикладывается внешнее магнитное поле, проводящий провод испытывает силу, перпендикулярную как этому полю, так и направлению потока тока (т. Е. Они взаимно перпендикулярны). Можно держать левую руку, как показано на рисунке, чтобы представить три взаимно ортогональные оси на большом, указательном и среднем пальцах. Затем каждому пальцу присваивается определенная величина (механическая сила, магнитное поле и электрический ток). Правая и левая рука используются для генераторов и двигателей соответственно.

Соглашения [ править ]

  • Направление механической силы буквальное.
  • Направление магнитного поля - с севера на юг.
  • Направление электрического тока такое же, как у обычного тока : от положительного к отрицательному.

Первый вариант [ править ]

  • Большой палец представляет направление движения проводника.
  • Указательный палец представляет направление магнитного поля.
  • Центральный палец представляет направление Течения.

Второй вариант [ править ]

  • Чт м б представляет направление М otion в результате силы , действующей на проводник
  • F рвый палец представляет направление магнитного F IELD
  • Se с Зонд палец представляет направление C омер текущего.

Третий вариант [ править ]

Перевод Ван де Граафа правил Флеминга - это правило ФБР, которое легко запомнить, потому что это инициалы Федерального бюро расследований .

Четвертый вариант (ФБР) [ править ]

  • F (Большой палец) представляет направление сил проводника
  • Б (указательный) представляет направление магнитного поля
  • I (Центр палец) представляет направление течения.

При этом используются стандартные символические параметры F (для силы Лоренца ), B (для плотности магнитного потока ) и I (для электрического тока ), и они приписываются в этом порядке (FBI) соответственно большому, первому и второму пальцам.

  • Большой палец - сила, F
  • Первый палец - это плотность магнитного потока, B
  • Второй палец - это электрический ток, I.

Конечно, если мнемоника преподается (и запоминается) с другим расположением параметров для пальцев, это может закончиться как мнемоника, которая также меняет роли двух рук (вместо стандартной левой руки для двигателей, правой рука для генераторов). Эти варианты более полно каталогизированы на странице мнемоники ФБР .

Пятый вариант (выстрелить в поле, почувствовать силу и убить течение) [ править ]

Этот подход к запоминанию того, какой палец представляет, какое количество использует некоторые действия. Прежде всего, вам нужно указать пальцами, как на воображаемое ружье, при этом указательный палец действует как ствол пистолета, а большой палец действует как курок. Затем выполните следующие действия:

  • "Разожгите поле" указательным пальцем
  • «Почувствуйте силу» отдачи оружия большим пальцем.
  • Наконец, вы показываете средний палец, когда «убиваете ток»

Различие между правилом правой и левой руки [ править ]

Правило правой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга используется для электродвигателей , а правило правой руки Флеминга используется для электрических генераторов .

Для двигателей и генераторов необходимо использовать разные руки из-за различий между причиной и следствием.

В электродвигателе существуют электрический ток и магнитное поле (которые являются причинами), и они приводят к силе, создающей движение (которая является следствием), поэтому используется правило левой руки. В электрическом генераторе движение и магнитное поле существуют (причины), и они приводят к созданию электрического тока (эффект), поэтому используется правило правой руки.

Чтобы проиллюстрировать почему, рассмотрим, что многие типы электродвигателей также могут использоваться в качестве электрогенераторов. Транспортное средство, приводимое в движение таким двигателем, можно разогнать до высокой скорости, подключив двигатель к полностью заряженной батарее . Если затем отсоединить двигатель от полностью заряженной батареи и вместо этого подключить к полностью разряженной батарее, автомобиль замедлится. Двигатель будет действовать как генератор и преобразовывать кинетическую энергию транспортного средства обратно в электрическую энергию , которая затем сохраняется в аккумуляторной батарее. Поскольку ни направление движения, ни направление магнитного поля (внутри двигателя / генератора) не изменилось, направление электрического тока в двигателе / ​​генераторе изменилось на обратное. Это следует извторой закон термодинамики (ток генератора должен противодействовать току двигателя, и более сильный ток перевешивает другой, чтобы энергия могла течь от более энергичного источника к менее энергичному).

Правило для моторов можно вспомнить, вспомнив, что «в Британии моторы едут слева». Правило для генераторов можно вспомнить, вспомнив, что либо буквы «g» и «r» являются общими для «right» и «generator», либо фраза «Jenny всегда права» («genny» - это сокращенная версия генератор).

Физическая основа правил [ править ]

Прогнозирование направления плотности потока ( B ), учитывая, что ток I течет в направлении большого пальца.

Когда электроны или любые заряженные частицы текут в одном и том же направлении (например, как электрический ток в электрическом проводнике , таком как металлический провод ), они создают цилиндрическое магнитное поле, которое охватывает проводник (как обнаружил Ганс Кристиан Эрстед. ).

Направление индуцированного магнитного поля можно запомнить по правилу штопора Максвелла . То есть, если обычный ток течет от зрителя, магнитное поле движется по часовой стрелке вокруг проводника в том же направлении, в котором штопор должен был бы повернуться, чтобы уйти от зрителя. Направление индуцированного магнитного поля также иногда запоминается правилом правого захвата., как показано на иллюстрации, причем большой палец показывает направление обычного тока, а пальцы - направление магнитного поля. Существование этого магнитного поля может быть подтверждено размещением магнитных компасов в различных точках по периферии электрического проводника, по которому проходит относительно большой электрический ток.

Большой палец показывает направление движения, указательный палец показывает линии поля, а средний палец показывает направление индуцированного тока.

Если внешнее магнитное поле приложено горизонтально, так что оно пересекает поток электронов (в проводнике или в электронном пучке), два магнитных поля будут взаимодействовать. Майкл Фарадей представил этому визуальную аналогию в виде воображаемых магнитных силовых линий.: те, что в проводнике, образуют концентрические круги вокруг проводника; те, которые находятся во внешнем магнитном поле, идут параллельными линиями. Если те, которые находятся на одной стороне проводника, движутся (от северного магнитного полюса к южному) в направлении, противоположном тем, которые окружают проводник, они будут отклонены так, что они пройдут с другой стороны проводника (потому что магнитные силовые линии не могут пересекаются или бегут друг против друга). Следовательно, будет большое количество силовых линий магнитного поля в небольшом пространстве на этой стороне проводника и их недостаток на исходной стороне проводника. Поскольку силовые линии магнитного поля больше не являются прямыми линиями, а изогнуты, чтобы проходить вокруг электрического проводника, они находятся под напряжением (как растянутые эластичные ленты), а энергия связана в магнитном поле.Поскольку этому энергетическому полю в настоящее время практически нет сопротивления, его наращивание или изгнание в одном направлении создает - аналогично тому, как это происходит.Третий закон движения Ньютона - сила в обратном направлении. Поскольку в этой системе есть только один подвижный объект (электрический проводник), на который действует эта сила, результирующий эффект представляет собой физическую силу, работающую, чтобы вытеснить электрический проводник из внешнего магнитного поля в направлении, противоположном тому, на которое магнитный поток перенаправляется на - в этом случае (двигатели), если проводник проводит обычный ток вверх , а внешнее магнитное поле перемещается от наблюдателя, физическая сила будет толкать проводник влево . Это причина крутящего моментав электродвигателе. (Электродвигатель затем сконструирован так, что выталкивание проводника из магнитного поля заставляет его помещаться в следующее магнитное поле, и это переключение продолжается бесконечно.)

Закон Фарадея : индуцированная электродвижущая сила в проводнике прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока в проводнике.

См. Также [ править ]

  • Правило правой руки

Ссылки [ править ]

  1. ^ Electrical4U. «Объяснение правил для пальцев правой и левой руки Флеминга» . www.electrical4u.com/ . Проверено 22 марта 2021 .
  2. ^ "Правило левой руки Флеминга - Высшее - Магнитные эффекты токов и моторный эффект - Eduqas - GCSE Physics (Single Science) Revision - Eduqas" . BBC Bitesize . Проверено 22 марта 2021 .
  3. ^ Флеминг, Джон Эмброуз (1902). Магниты и электрические токи, 2-е издание . Лондон: E. & FN Spon. С. 173–174.

Внешние ссылки [ править ]

[1]

  • Диаграммы на сайте magnet.fsu.edu
  1. ^ "Правило левой руки Флеминга - Высшее - Магнитные эффекты токов и моторный эффект - Eduqas - GCSE Physics (Single Science) Revision - Eduqas" . BBC Bitesize . Проверено 22 марта 2021 .