Що таке правило гвинта?

Тому, хто вибрав електротехніку в якості своєї основної професії, дуже добре відомі деякі основні властивості електричного струму і супутніх йому магнітних полів. Одне з найважливіших з них - це правило гвинта. З одного боку досить складно назвати дане правило законом. Більш правильно говорити, що мова йде про одне з фундаментальних властивостей електромагнетизму.

Відео: Правило свердлика. сила Ампера

Що ж таке правило гвинта? Визначення хоча і існує, але для більш повного розуміння варто згадати основи електрики. Як відомо ще з шкільного курсу фізики, електричний струм є рухом елементарних частинок, що несуть електричний заряд за будь-якою проводить матеріалу. Зазвичай воно зіставляється з міжатомним переміщенням валентних електронів, які завдяки зовнішньому впливу (наприклад, магнітного імпульсу) отримують порцію енергії, достатню для покидання своїм усталеним орбіти в атомі. Проведемо уявний експеримент. Для цього нам знадобляться навантаження, джерело ЕРС і провідник (дріт), що з`єднує всі елементи в єдину замкнуту ланцюг.

Джерело створює в провіднику спрямований рух елементарних частинок. При цьому ще в 19 столітті було помічено, що навколо такого провідника виникає магнітне поле, яке обертається в тому чи іншому напрямку. Правило свердлика якраз і дозволяє визначити напрямок обертання. Просторова конфігурація поля являє собою своєрідну люльку, в центрі якої розташовується провідник. Здавалося б: яка різниця, як веде себе це генерується магнітне поле! Однак ще Ампер звернув уваги, що два провідники зі струмом впливають одна на одну своїми магнітними полями, відштовхуючись або притягаючи одна до одної, в залежності від напрямку обертання їх полів. Надалі на підставі ряду проведених експериментів Ампер сформулював і обгрунтував свій закон взаємодії (до речі, він лежить в основі роботи електродвигунів). Очевидно, що не знаючи правило гвинта, зрозуміти процеси, що відбуваються досить важко.

Відео: файл №1 правило гвинта

У нашому прикладі напрямок струму відомо - від «+» до «-». Знання напрямки дозволяє легко використовувати правило гвинта. Подумки починаємо вкручувати свердлик зі стандартною правої різьбленням в провідник (уздовж його) так, щоб получающееся поступальний рух було співвісно з напрямком протікання струму. В цьому випадку обертання рукоятки буде збігатися з обертанням магнітного поля. Можна скористатися іншим прикладом: укручуємо звичайним гвинт (болт, шуруп).

Зазначене правило може бути використано трохи інакше (хоча основний зміст той же): якщо подумки обхопити правою рукою провідник зі струмом так, щоб чотири зігнутих пальця вказували на напрямок, в якому обертається поле, тоді відігнутий великий палець буде вказувати напрям струму, що протікає через провідник . Відповідно, вірно і зворотне: знаючи напрямок струму, «обхопивши» провід, можна дізнатися напрямок вектора обертання створюваного магнітного поля. Дане правило активно використовується при розрахунках котушок індуктивності, в яких залежно від напрямку витків вдається впливати на протікає струм (створюючи, при необхідності, протитечія).

Закон гвинта дозволяє сформулювати наслідок: якщо праву долоню розмістити таким чином, щоб лінії напруженості генерується магнітного поля входили в неї, а чотири випрямлених пальця вказували на відомий напрямок руху заряджених частинок в провіднику, то відігнутий під кутом 90 градусів великий палець буде вказувати на напрямок вектора сили, яка надає на провідник зміщує вплив. До речі, саме ця сила створює на валу будь-якого електродвигуна, що обертає.

Відео: Правило Лівої Руки

Як видно, способів використання вищевказаного правила досить багато, тому основна «складність» полягає в підборі кожною людиною зрозумілого саме йому.