使用 gimlet 定則和右手定則確定磁感應矢量的方向

物質存在的一種特殊形式——地球磁場對生命的起源和保存做出了貢獻。這個領域的碎片,礦石,吸引鐵,導致 為人類服務。沒有電,生存將是不可想像的。

什麼是磁感應線

磁場由其空間中每個點的強度決定。將強度相等的場點聯合起來的曲線稱為磁感應線。某一點的磁場強度是一種功率特性,用磁場矢量B來評價它,它在磁感應線上某一點的方向與其相切。

如果空間中的一個點受到多個磁場的影響,則通過將每個作用磁場的磁感應矢量相加來確定強度。在這種情況下,特定點的強度以絕對值相加,磁感應矢量定義為所有磁場的矢量之和。

永磁體的磁感應矢量的方向。

儘管磁感應線是不可見的,但它們具有某些特性:

  • 人們普遍認為,磁力線在極點 (N) 處退出並從 (S) 點返回。
  • 磁感應矢量的方向與直線相切。
  • 儘管形狀複雜,但曲線並不相交且必然閉合。
  • 磁鐵內部磁場均勻,線密度最大。
  • 只有一條磁感應線通過場點。

永磁體內部磁感應線的方向

歷史上,在地球上的許多地方,一些石頭吸引鐵製品的天然品質早已受到關注。久而久之,在中國古代,用鐵礦石(磁性鐵礦石)以某種方式雕刻出來的箭頭變成了指南針,顯示了地球南北兩極的方向,讓你可以在地形中導航。

對這種自然現象的研究已經確定,鐵合金中更強的磁性會持續更長時間。較弱的天然磁鐵是含有鎳或鈷的礦石。在研究電的過程中,科學家們學會瞭如何從含有鐵、鎳或鈷的合金中獲得人工磁化產品。為此,將它們引入由直流電產生的磁場中,並在必要時通過交流電消磁。

在自然條件下磁化或人工獲得的產品有兩個不同的磁極——磁力最集中的地方。磁鐵通過磁場相互作用,使同極相斥,異極相吸。這會為它們在更強場(例如地球場)的空間中的定向產生扭矩。

弱磁化元素和強磁體相互作用的視覺表示,給人一種經典的體驗,鋼屑散落在紙板上,下面是平磁體。特別是如果鋸末是長方形的,可以清楚地看到它們是如何沿著磁場線排列的。通過改變紙板下方磁鐵的位置,可以觀察到其圖像配置的變化。本實驗中羅盤的使用進一步增強了了解磁場結構的效果。

使用 gimlet 定則和右手定則確定磁感應矢量的方向

M. Faraday 發現的磁力線的特性之一表明它們是封閉且連續的。從永磁體的北極出來的線進入南極。然而,在磁鐵內部,它們不會打開並從南極進入北極。產品內部線路數最多,磁場均勻,退磁時感應減弱。

使用 gimlet 規則確定磁感應矢量的方向

19 世紀初,科學家們發現導體周圍會產生磁場,電流流過它。由此產生的力線按照與天然磁鐵相同的規則運行。此外,導體的電場與電流和磁場的相互作用是電磁動力學的基礎。

了解相互作用場中力空間的方向允許我們計算軸向矢量:

  • 磁感應;
  • 感應電流的大小和方向;
  • 角速度。

這種理解是在手環規則中製定的。

用於確定磁感應矢量方向的 Gimlet 規則。

將右手鑽頭的平移運動與導體中電流的方向相結合,我們得到了磁場線的方向,這由手柄的旋轉指示。

不是物理定律,電氣工程中的 gimlet 規則不僅用於根據導體中的電流矢量確定磁場線的方向,反之亦然,確定螺線管中的電流方向由於磁感應線的旋轉。

了解這種關係使安培能夠證實旋轉場定律,從而產生了各種原理的電動機。所有使用感應器的可伸縮設備都遵循 gimlet 規則。

右手法則

確定在導體(導體閉環的一側)的磁場中移動的電流方向清楚地證明了右手定則。

確定在導體磁場中移動的電流方向的右手定則。

它說右手掌,轉向N極(磁力線進入手掌),拇指偏轉90度顯示導體的運動方向,然後在閉合電路(線圈)中磁場感應出電流,四個手指指向的運動矢量。

確定磁感應矢量方向的右手定則。

這條規則演示了直流發電機最初是如何出現的。一定的自然力(水、風)在磁場中旋轉導體的閉合電路,從而發電。然後,電機在恆定磁場中接收到電流,將其轉換為機械運動。

確定電感器中電流方向的右手定則。

右手法則也適用於電感器。它們內部磁芯的運動導致感應電流的出現。

如果右手四指與線圈匝數中的電流方向對齊,那麼大拇指偏轉90度就指向北極。

手環和右手的規則成功地展示了電場和磁場的相互作用。它們使幾乎每個人都可以了解電氣工程中各種設備的操作,而不僅僅是科學家。

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