Правило левой руки Флеминга для двигателей.

Правило левой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга для электродвигателей — одно из пары визуальных мнемосхем , второе — правило правой руки Флеминга для генераторов . Они были созданы Джоном Амброузом Флемингом в конце 19 века как простой способ определения направления движения в электродвигателе или направления электрического тока в электрическом генераторе .

Когда ток течет по проводящему проводу и к этому потоку приложено внешнее магнитное поле, на проводящий провод действует сила, перпендикулярная как этому полю, так и направлению потока тока (т. е. они взаимно перпендикулярны). Левую руку можно держать, как показано на рисунке, так, чтобы она представляла 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.

• Направление электрического тока такое же, как у обычного тока: от положительного к отрицательному.

Первый вариант

• Большой палец представляет направление движения проводника.
• Передний палец представляет направление магнитного поля.
• Центральный палец представляет направление тока.

Второй вариант

• Большой палец представляет направление движения , возникающее под действием силы, действующей на проводник.
• Первый . палец представляет направление поля магнитного
• Второй палец представляет направление течения .

Третий вариант

Ван де Граафом, Перевод правил Флеминга, сделанный — это правило ФБР, которое легко запомнить, поскольку это инициалы Федерального бюро расследований .

Четвертый вариант

• F . (большой палец) представляет направление силы проводника
• Буква B (указательный палец) представляет направление магнитного поля.
• I (центральный палец) представляет направление тока.

При этом используются обычные символические параметры F (для [силы Лоренца]), B (для [плотности магнитного потока]) и I (для [электрического тока]) и их присвоение в этом порядке (ФБР) соответственно большому пальцу, сначала палец и второй палец.

• Большой палец – это сила, F
• Первый палец – плотность магнитного потока, В
• Второй палец — электрический ток, И.

Конечно, если мнемотехнику учить (и запоминать) с другим расположением параметров по сравнению с пальцами, то в конечном итоге она может превратиться в мнемосхему, которая также поменяет роли двух рук (вместо стандартной левой руки для двигателей правой). рука для генераторов). Эти варианты более подробно каталогизированы на странице мнемоники ФБР .

Пятый вариант

(Огонь в поле, почувствуй силу и уничтожь ток) Этот подход к запоминанию того, какой палец представляет какое количество, требует некоторых действий. Прежде всего, вам нужно направлять пальцы, как воображаемый пистолет: указательный палец действует как ствол пистолета, а большой палец — как курок. Затем выполните следующие действия:

• «Выстрелите в поле» указательным пальцем
• «Почувствуйте силу» отдачи пистолета большим пальцем
• Наконец, вы показываете средний палец, «убивая ток».

Вращение Земли основано на правиле левой руки Флеминга. Здесь солнечные космические лучи образуют электрический ток или носители заряда, а магнитное поле Земли образует магнитное поле катушки статора.

Различие между правилом правой и левой руки.

Правило правой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга используется для электродвигателей , а правило правой руки Флеминга — для электрогенераторов . Другими словами, правило левой руки Флеминга следует использовать, если нужно создать движение , а правило правой руки Флеминга следует использовать, если нужно создать электричество .

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 приводят к созданию электрического тока (следствие), поэтому используется правило правой руки.

Чтобы проиллюстрировать почему, учтите, что многие типы электродвигателей также можно использовать в качестве электрогенераторов. Транспортное средство с таким двигателем можно разогнать до высокой скорости, подключив мотор к полностью заряженному аккумулятору . Если затем отсоединить двигатель от полностью заряженного аккумулятора и вместо этого подключить к полностью разряженному аккумулятору, автомобиль замедлится. автомобиля Двигатель будет действовать как генератор и преобразовывать кинетическую энергию обратно в электрическую энергию , которая затем сохраняется в аккумуляторе. Поскольку ни направление движения, ни направление магнитного поля (внутри двигателя/генератора) не изменились, направление электрического тока в двигателе/генераторе изменилось на противоположное. Это следует из второго закона термодинамики (ток генератора должен противодействовать току двигателя, и более сильный ток перевешивает другой, чтобы позволить энергии течь от более энергичного источника к менее энергичному источнику).

Физическая основа правил

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

Когда электроны или любые заряженные частицы текут в одном направлении (например, как электрический ток в электрическом проводнике , таком как металлическая проволока ), они генерируют цилиндрическое магнитное поле , которое окутывает 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 вокруг проводника по часовой стрелке, в том же направлении, в котором пришлось бы повернуть штопор , чтобы отойти от зрителя. Направление индуцированного магнитного поля также иногда запоминают по правилу захвата правой рукой , как показано на иллюстрации, при этом большой палец показывает направление условного тока, а остальные пальцы — направление магнитного поля. Существование этого магнитного поля можно подтвердить, разместив магнитные компасы в различных точках по периферии электрического проводника, по которому протекает 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 проволочном проводнике или в электронном пучке), два магнитных поля будут взаимодействовать. Майкл Фарадей представил этому визуальную аналогию в виде воображаемых магнитных силовых линий : линии в проводнике образуют концентрические круги вокруг проводника; те, что во внешнем магнитном поле, идут параллельными линиями. Если те, что находятся на одной стороне проводника, движутся (от северного к южному магнитному полюсу) в направлении, противоположном тем, которые окружают проводник, они отклонятся так, что пройдут по другую сторону проводника (поскольку магнитные силовые линии не могут пересекаться или бежать навстречу друг другу). Следовательно, в небольшом пространстве на этой стороне проводника будет большое количество силовых линий магнитного поля, а на исходной стороне проводника их будет мало. Поскольку силовые линии магнитного поля больше не являются прямыми линиями, а изогнуты, огибая электрический проводник, они находятся под натяжением (как натянутые упругие ленты), при этом энергия связана в магнитном поле. Поскольку этому энергетическому полю сейчас практически нет сопротивления, его наращивание или изгнание в одном направлении создает — аналогично Третий закон движения Ньютона — сила, направленная в противоположном направлении. Поскольку в этой системе есть только один подвижный объект (электрический проводник), на который действует эта сила, результирующий эффект представляет собой физическую силу, действующую на вытеснение электрического проводника из внешнего приложенного магнитного поля в направлении, противоположном тому, в котором действует сила. перенаправляется магнитный поток — в данном случае (двигатели), если по проводнику течёт условный ток вверх , а внешнее магнитное поле удаляется от зрителя, то физическая сила будет работать, чтобы подтолкнуть проводник влево . Это причина крутящего момента в электродвигателе. (Электрический двигатель сконструирован таким образом, что вытеснение проводника из магнитного поля приводит к его помещению в следующее магнитное поле, и это переключение будет продолжаться бесконечно.)

Закон Фарадея гласит, что индуцированная электродвижущая сила в проводнике прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока в проводнике.

Поп-культура

• В видеоигре 2013 года Metal Gear Rising: Revengeance персонаж Муссон несколько раз упоминает и использует Правило левой руки Флеминга во время своего боя.

См. также

• Правило правой руки Флеминга для генераторов.

Внешние ссылки

• Диаграммы на сайте Magnetic.fsu.edu.