Celui care a ales ca al său ingineria electricăprofesia principală, unele proprietăți de bază ale curentului electric și câmpurile magnetice însoțitoare sunt foarte bine cunoscute. Una dintre cele mai importante dintre acestea este regula gimlet. Pe de o parte, este destul de dificil să numim această regulă lege. Este mai corect să spunem că vorbim despre una dintre proprietățile fundamentale ale electromagnetismului.
Care este regula gimbalului?Deși există o definiție, pentru o înțelegere mai completă, merită să ne amintim elementele de bază ale electricității. După cum știți din cursul de fizică al școlii, un curent electric este mișcarea particulelor elementare care transportă o sarcină electrică de-a lungul unor materiale conductoare. De obicei, este comparat cu mișcarea interatomică a electronilor de valență, care, datorită influenței externe (de exemplu, un impuls magnetic) primesc o porțiune de energie suficientă pentru a-și lăsa orbita stabilită în atom. Să facem un experiment de gândire. Pentru a face acest lucru, avem nevoie de o sarcină, o sursă EMF și un conductor (fir) care conectează toate elementele într-un singur circuit închis.
Sursa creează o direcțiemișcarea particulelor elementare. În același timp, în secolul al XIX-lea, s-a observat că în jurul unui astfel de conductor apare un câmp magnetic, care se rotește într-o direcție sau alta. Regula cardanului vă permite să determinați direcția de rotație. Configurația spațială a câmpului este un fel de tub cu un conductor în centru. S-ar părea: ce diferență se comportă acest câmp magnetic generat! Cu toate acestea, Ampere a atras atenția și asupra faptului că doi conductori cu curent acționează unul pe celălalt cu câmpurile lor magnetice, respingându-se sau atrăgându-se reciproc, în funcție de direcția de rotație a câmpurilor lor. Mai târziu, pe baza unei serii de experimente, Ampere și-a formulat și fundamentat legea interacțiunii (apropo, stă la baza funcționării motoarelor electrice). Evident, fără a cunoaște regula gimbalului, este foarte dificil să înțelegeți procesele care au loc.
În exemplul nostru, direcția curentului este cunoscută - de la"+" Către "-". Cunoașterea direcției facilitează utilizarea regulii cardanului. Din punct de vedere mental, începem să înșurubăm cardanul cu un fir standard din dreapta în conductor (de-a lungul acestuia), astfel încât mișcarea de translație rezultată să fie coaxială cu direcția fluxului de curent. În acest caz, rotația mânerului va coincide cu rotația câmpului magnetic. Puteți folosi un alt exemplu: înșurubăm un șurub obișnuit (șurub, șurub).
Această regulă poate fi utilizată puținaltfel (deși sensul principal este același): dacă apucați mental un conductor cu curent cu mâna dreaptă, astfel încât patru degete îndoite să indice direcția în care se rotește câmpul, atunci degetul mare îndoit va indica direcția curentului care curge prin conductor. În consecință, este adevărat și opusul: știind direcția curentului, „apucând” firul, puteți afla direcția vectorului de rotație al câmpului magnetic generat. Această regulă este utilizată activ la calcularea inductoarelor, în care, în funcție de direcția virajelor, este posibil să se influențeze curentul care curge (creând, dacă este necesar, un contracurent).
Legea gimletului ne permite să formulămConsecință: dacă palma dreaptă este așezată astfel încât liniile de intensitate ale câmpului magnetic generat să pătrundă în ea și patru degete îndreptate indică direcția cunoscută de mișcare a particulelor încărcate în conductor, atunci degetul mare îndoit la un unghi de 90 de grade va indica direcția vectorului de forță care exercită asupra acțiunea de deplasare a conductorului. Apropo, această forță creează un cuplu pe arborele oricărui motor electric.
După cum puteți vedea, există destul de multe modalități de a utiliza regula de mai sus, astfel încât „dificultatea” principală este în selecția de către fiecare persoană care îi este clară.
