Удаан хугацааны туршид цахилгаан ба соронзон орныг тус тусад нь судалж ирсэн. Гэвч 1820 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед физикийн лекц уншиж байхдаа соронзон зүү нь гүйдэл дамжуулах дамжуулагчийн ойролцоо эргэлддэг болохыг олж мэдсэн (1-р зургийг үз). Энэ нь гүйдлийн соронзон нөлөөг нотолсон. Хэд хэдэн туршилт хийсний дараа Оерстед соронзон зүүний эргэлт нь дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлээс хамаардаг болохыг олж мэдэв.

Цагаан будаа. 1. Oersted-ийн туршилт

Соронзон зүү нь гүйдэл бүхий дамжуулагчийн ойролцоо эргэлддэг зарчмыг төсөөлөхийн тулд дамжуулагчийн төгсгөлөөс (2-р зургийг үз, гүйдэл нь зураг руу чиглэнэ, - зурагнаас) харна уу. соронзон зүү суурилуулсан. Гүйдлээр дамжсаны дараа сумнууд нь бие биенээсээ эсрэг туйлтай, тодорхой байдлаар эгнэнэ. Соронзон сумнууд нь соронзон шугамтай шүргэгчээр эгнээнд байрладаг тул гүйдэл бүхий шулуун дамжуулагчийн соронзон шугамууд нь тойрог бөгөөд тэдгээрийн чиглэл нь дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлээс хамаарна.

Цагаан будаа. 2. Гүйдэлтэй шулуун дамжуулагчийн ойролцоо соронзон зүүний байрлал

Гүйдэл дамжуулагчийн соронзон шугамыг илүү тодорхой харуулахын тулд дараах туршилтыг хийж болно. Хэрэв төмрийн үртэс нь гүйдэл дамжуулах дамжуулагчийг тойруулан цутгаж байвал хэсэг хугацааны дараа дамжуулагчийн соронзон орон дахь үртэс соронзлогдож, дамжуулагчийг тойрсон тойрог хэлбэрээр байрлана (3-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 3. Гүйдэл дамжуулагчийн эргэн тойронд төмрийн үртэс байрлуулах ()

Гүйдэл дамжуулагчийн ойролцоо соронзон шугамын чиглэлийг тодорхойлохын тулд байдаг Гимлет дүрэм(баруун шурагны дүрэм) - хэрэв та дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлд гимлетийг шураг бол бариулын эргэлтийн чиглэл нь шугамын чиглэлийг заана. соронзон оронодоогийн (4-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 4. Гимлет дүрэм ()

Та бас ашиглаж болно баруун гарын дүрэм- хэрэв та баруун гарынхаа эрхий хурууг дамжуулагчийн гүйдлийн чиглэлд чиглүүлбэл дөрвөн нугалж буй хуруу нь гүйдлийн соронзон орны шугамын чиглэлийг заана (5-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 5. Баруун гарын дүрэм ()

Эдгээр хоёр дүрэм нь ижил үр дүнг өгдөг бөгөөд соронзон орны шугамын чиглэлд гүйдлийн чиглэлийг тодорхойлоход ашиглаж болно.

Гүйдэл дамжуулагчийн ойролцоо соронзон орон үүсэх үзэгдлийг олж мэдсэнийхээ дараа Эрстед судалгааныхаа үр дүнг Европын тэргүүлэх эрдэмтэд рүү илгээжээ. Энэхүү өгөгдлийг хүлээн авсны дараа Францын математикч, физикч Ампер цуврал туршилтаа эхлүүлж, хэсэг хугацааны дараа хоёр зэрэгцээ дамжуулагчийн гүйдэлтэй харьцах туршлагаа олон нийтэд үзүүлжээ. Ампер хэрэв цахилгаан гүйдэл нь хоёр зэрэгцээ дамжуулагчаар нэг чиглэлд урсаж байвал гүйдэл урсах тохиолдолд ийм дамжуулагчид татдаг (6-р зургийг үз). эсрэг талууд- дамжуулагчийг няцаах (6-р зургийг үз a).

Цагаан будаа. 6. Амперын туршилт ()

Ампер туршилтынхаа үр дүнд дараахь дүгнэлтийг гаргажээ.

1. Соронз, дамжуулагч, цахилгаан цэнэгтэй хөдөлж буй бөөмийн эргэн тойронд соронзон орон бий.

2. Соронзон орон нь энэ талбарт хөдөлж буй цэнэгтэй бөөм дээр тодорхой хүчээр үйлчилдэг.

3. Цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн тул соронзон орон нь гүйдэл дамжуулах дамжуулагч дээр ажилладаг.

Зураг 7-д гүйдлийн чиглэлийг сумаар харуулсан тэгш өнцөгт утсыг үзүүлэв. Гимлет дүрмийг ашиглан тэгш өнцөгтийн хажуугийн ойролцоо нэг соронзон шугам зурж, түүний чиглэлийг сумаар зааж өгнө.

Цагаан будаа. 7. Асуудлын зураглал

Шийдэл

Бид тэгш өнцөгтийн хажуугийн дагуу (дамжуулагч хүрээ) гүйдлийн чиглэлд төсөөлж буй гимлетийг шургуулдаг.

Хүрээний баруун талын ойролцоо соронзон шугамууд дамжуулагчийн зүүн талд байгаа хэв маягаас гарч, баруун талд нь хэв маягийн хавтгайд орно. Үүнийг сумны дүрмээр дамжуулагчийн зүүн талд байгаа цэг, баруун талд нь загалмай хэлбэрээр зааж өгсөн болно (8-р зургийг үз).

Үүний нэгэн адил бид хүрээний бусад талуудын ойролцоо соронзон шугамын чиглэлийг тодорхойлно.

Цагаан будаа. 8. Асуудлын зураглал

Соронзон сумыг ороомгийн эргэн тойронд суурилуулсан Амперын туршилтаас харахад ороомогоор гүйдэл урсах үед ороомгийн төгсгөлд чиглэсэн сумнууд нь төсөөллийн шугамын дагуу өөр өөр туйлуудыг суурилуулсан байна (9-р зургийг үз). Энэ үзэгдэл нь гүйдэл дамжуулах ороомгийн ойролцоо соронзон орон байгааг, мөн соленоид нь соронзон туйлтай болохыг харуулсан. Хэрэв та ороомог дахь гүйдлийн чиглэлийг өөрчилвөл соронзон зүү нь урвуу болно.

Цагаан будаа. 9. Амперын туршилт. Гүйдэлтэй ороомгийн ойролцоо соронзон орон үүсэх

Тодорхойлохын тулд соронзон туйлуудашигласан одоогийн ороомог соленоидын баруун гарын дүрэм(10-р зургийг үз) - хэрэв та баруун гарынхаа алган дээр соленоидыг тэвэрч, дөрвөн хуруугаараа гүйдлийн чиглэлийг эргүүлэхэд эрхий хуруугаараа соленоидын доторх соронзон орны шугамын чиглэлийг харуулах болно. хойд туйлдаа байна. Энэ дүрэм нь ороомгийн эргэлт дэх гүйдлийн чиглэлийг соронзон туйлуудын байршлаар тодорхойлох боломжийг танд олгоно.

Цагаан будаа. 10. Гүйдэл дамжуулах соленоидын баруун гарын дүрэм

Ороомгоор гүйдэл өнгөрөхөд 11-р зурагт заасан соронзон туйлууд гарч ирвэл ороомог дахь гүйдлийн чиглэл ба гүйдлийн эх үүсвэрийн туйлуудыг тодорхойлно.

Цагаан будаа. 11. Асуудлын зураглал

Шийдэл

Соленоидын баруун гарын дүрмийн дагуу бид ороомогыг барьж, эрхий хуруу нь хойд туйл руу чиглэнэ. Дөрвөн нугалсан хуруу нь дамжуулагчаас доош чиглэсэн гүйдлийн чиглэлийг зааж өгөх тул гүйдлийн эх үүсвэрийн баруун туйл эерэг байна (12-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 12. Асуудлын зураглал

Асаалттай энэ хичээлБид гүйдэл бүхий шулуун дамжуулагч ба ороомгийн (соленоид) гүйдлийн ойролцоо соронзон орон үүсэх үзэгдлийг судалж үзсэн. Эдгээр талбайн соронзон шугамыг олох дүрмийг мөн судалсан.

Лавлагаа

1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Физик 9. - тоодог, 2006.
2. Г.Н. Степанова. Физикийн асуудлын цуглуулга. - М.: Боловсрол, 2001 он.
3. А.Фадеева. Физикийн шалгалт (7-11-р анги). - М., 2002.
4. В.Григорьев, Г.Мякишев Байгалийн хүч. - М.: Наука, 1997.

Гэрийн даалгавар

1. Clck.ru интернет портал ().
2. Class-fizika.narod.ru интернет портал ().
3. Festival.1september.ru интернет портал ().

Сургуульд байхдаа физикийн хичээлд тийм ч сайн байгаагүй хүмүүсийн хувьд гимлет дүрэм өнөөдөр жинхэнэ "terra incognita" хэвээр байна. Ялангуяа та интернетээс алдартай хуулийн тодорхойлолтыг олохыг оролдвол: хайлтын системүүдтэд нэн даруй олон зальтай зүйлийг өгөх болно шинжлэх ухааны тайлбаруудхамт нарийн төвөгтэй хэлхээнүүд. Гэсэн хэдий ч энэ нь юу болохыг товч бөгөөд тодорхой тайлбарлах боломжтой юм.

Гимлетийн дүрэм гэж юу вэ?

Gimlet - цооног өрөмдөх хэрэгсэл

Энэ нь иймэрхүү сонсогдож байна:үед гимлетийн чиглэл нь дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлтэй давхцаж байгаа тохиолдолд орчуулгын хөдөлгөөнүүд, дараа нь нэгэн зэрэг бариулын эргэлтийн чиглэл нь үүнтэй ижил байх болно.

Чиглэл хайж байна

Үүнийг ойлгохын тулд та санаж байх хэрэгтэй сургуулийн хичээл. Тэдэн дээр физикийн багш нар цахилгаан гүйдэл бол хөдөлгөөн гэдгийг бидэнд хэлсэн. энгийн бөөмс, тэдгээр нь нэгэн зэрэг цахилгаан дамжуулагч материалын дагуу цэнэгээ авч явдаг. Эх сурвалжийн ачаар дамжуулагч дахь бөөмсийн хөдөлгөөнийг чиглүүлдэг. Хөдөлгөөн бол бидний мэдэж байгаагаар амьдрал тул дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үүсэхээс өөр зүйл байхгүй бөгөөд энэ нь эргэлддэг. Гэхдээ яаж?

Хариулт нь яг энэ дүрмээр (ямар нэгэн тусгай хэрэгсэл ашиглахгүйгээр) өгөгдсөн бөгөөд үр дүн нь маш үнэ цэнэтэй юм, учир нь соронзон орны чиглэлээс хамааран хэд хэдэн дамжуулагч тэс өөр хувилбараар ажиллаж эхэлдэг: эсвэл няцаах. бие биенээ, эсвэл эсрэгээрээ бие биен рүүгээ яарах.

Хэрэглээ

Соронзон орны шугамын хөдөлгөөний замыг тодорхойлох хамгийн хялбар арга бол гимлет дүрмийг ашиглах явдал юм

Та үүнийг ингэж төсөөлж болно - өөрийн баруун гар болон хамгийн энгийн утсыг ашиглан жишээг ашиглан. Бид гартаа утсыг тавьдаг. Бид дөрвөн хуруугаа нударгаараа чанга барина. Эрхий хуруу нь дээшээ харуулж байгаа нь бид ямар нэгэн зүйлд дуртай гэдгээ харуулах дохио зангаа юм. Энэхүү "зохион байгуулалтад" эрхий хуруу нь гүйдлийн хөдөлгөөний чиглэлийг тодорхой зааж өгөх бөгөөд бусад дөрөв нь соронзон орны шугамын хөдөлгөөний замыг заана.

Энэ дүрэм амьдралд нэлээд хэрэгждэг. Энэ нь гүйдлийн соронзон орны чиглэлийг тодорхойлох, механик эргэлтийн хурд, соронзон индукцийн вектор, эргүүлэх хүчийг тооцоолоход физикчдэд хэрэгтэй.

Дашрамд хэлэхэд, дүрэм хамгийн их үйлчилдэг тухай өөр өөр нөхцөл байдалТүүнчлэн авч үзэж буй тодорхой тохиолдол бүрээс хамааран үүнийг нэгэн зэрэг хэд хэдэн тайлбартай гэж хэлдэг.

Цахилгаан эрчим хүч бий болсноос хойш маш их зүйл хийсэн. шинжлэх ухааны ажилфизикийн хувьд түүний шинж чанар, онцлог, нөлөөллийг судлах орчин. Гимлетийн дүрэм хувь нэмрээ оруулсан чухал ул мөрСоронзон талбарыг судлахдаа утсыг цилиндр ороомгийн баруун гар талын хууль нь соленоидод болж буй үйл явцыг илүү сайн ойлгох боломжийг олгодог бөгөөд зүүн талын дүрэм нь гүйдэл дамжуулагч дамжуулагчд нөлөөлөх хүчийг тодорхойлдог. Баруун, зүүн гар, мөн мнемоникийн ачаар эдгээр хэв маягийг амархан сурч, ойлгох боломжтой.

Гимлет зарчим

Нилээд удаан хугацааны туршид талбайн соронзон ба цахилгаан шинж чанарыг физикээр тусад нь судалж ирсэн. Гэтэл 1820 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Урстед их сургуульд физикийн лекц уншиж байхдаа санамсаргүй байдлаар цахилгаан утасны соронзон шинж чанарыг олж илрүүлжээ. Соронзон зүүний чиг баримжаа нь дамжуулагч дахь гүйдлийн урсгалын чиглэлээс хамааралтай болохыг мөн илрүүлсэн.

Туршилт нь гүйдэл дамжуулах утасны эргэн тойронд соронзон шинж чанар бүхий талбар байгааг нотолж, соронзон зүү эсвэл луужин урвалд ордог. "Өөрчлөлт" -ийн чиглэл нь луужингийн зүүг эсрэг чиглэлд эргүүлэхэд хүргэдэг; зүү нь өөрөө цахилгаан соронзон оронтой шүргэгч байрладаг.

Цахилгаан соронзон урсгалын чиглэлийг тодорхойлохын тулд шунт дахь цахилгаан гүйдлийн урсгалын дагуу эрэг шураг хийх үед бариулыг эргүүлэх замыг заадаг гимлет дүрэм буюу баруун шурагны хуулийг ашигладаг. дэвсгэрийн "өөрчлөлтийн" EM урсгалын чиглэлийг тохируулах болно.

Баруун гарын Максвеллийн дүрмийг бас ашиглаж болно: баруун гарын хуруу нь цахилгаан гүйдлийн урсгалын дагуу чиглэгдэх үед үлдсэн хаалттай хуруунууд нь цахилгаан соронзон орны чиглэлийг харуулах болно.

Эдгээр хоёр зарчмыг ашиглан цахилгаан соронзон урсгалыг тодорхойлоход ашигладаг ижил үр нөлөөг авах болно.

Соленоидын баруун гарын хууль

Шурагны зарчим буюу баруун гарт зориулсан Максвеллийн хууль нь гүйдэл бүхий шулуун утсанд хамаарна. Гэсэн хэдий ч цахилгаан инженерчлэлд дамжуулагч нь шулуун шугаман дээр байрладаггүй төхөөрөмжүүд байдаг бөгөөд үүнд шурагны хууль хамаарахгүй. Юуны өмнө энэ нь индуктор ба соленоидтой холбоотой юм. Соленоид нь ороомгийн нэг төрөл бөгөөд урт нь соленоидын диаметрээс хэд дахин их байдаг цилиндр хэлбэрийн утас ороомог юм. Индукцийн багалзуур нь ороомогоос зөвхөн дамжуулагчийн уртаараа ялгаатай бөгөөд энэ нь хэд дахин бага байж болно.

Францын математикийн мэргэжилтэн ба физик A-M. Ампер туршилтынхаа ачаар цахилгаан гүйдлийн индукц нь индукцийн багалзуураар дамжих үед утасны цилиндр ороомгийн төгсгөлд байрлах луужингийн индикаторууд EM талбайн үл үзэгдэх урсгалын дагуу эсрэг талын үзүүрээр эргэлддэг болохыг олж мэдсэн. . Ийм туршилтууд нь гүйдэл дамжуулах ороомгийн ойролцоо соронзон орон үүсч, утсан цилиндр ороомог нь соронзон туйл үүсгэдэг болохыг нотолсон. Цилиндр ороомгийн цахилгаан гүйдлээр өдөөгдсөн цахилгаан соронзон орон нь байнгын соронзны соронзон оронтой төстэй - EM урсах утаснуудын цилиндр ороомгийн төгсгөл нь хойд туйлыг харуулдаг ба эсрэг талын төгсгөл нь байна. өмнөд.

Гүйдэл дамжуулах ороомог дахь соронзон туйлууд болон EM шугамын чиглэлийг танихын тулд соленоидын баруун гарын дүрмийг ашиглана. Хэрэв та энэ ороомогыг гараараа аваад алгаа хуруугаа электрон урсгалын дагуу шууд байрлуулбал эрхий хуруугаа ерэн градус хөдөлгөж, цахилгаан соронзон дэвсгэрийн чиглэлийг соленоидын дунд байрлуулна. - түүний хойд туйл. Үүний дагуу цилиндр утас ороомгийн соронзон туйлуудын байрлалыг мэдэж, эргэлт дэх электрон урсгалын замыг тодорхойлох боломжтой болно.

Зүүн гарын хууль

Ханс Кристиан Эрстед шунтын ойролцоо соронзон орны үзэгдлийг нээсний дараа аль болох хурданЕвропын ихэнх эрдэмтэдтэй үр дүнгээ хуваалцсан. Үүний үр дүнд Ампер А.-М., өөрийн аргуудыг ашиглан богино хугацааны дараа цахилгаан гүйдэл бүхий хоёр зэрэгцээ шунтын өвөрмөц зан үйлийн туршилтыг олон нийтэд танилцуулав. Туршилтын томъёолол нь цахилгаан гүйдэл нэг чиглэлд урсдаг зэрэгцээ байрлуулсан утаснууд бие бие рүүгээ харилцан хөдөлдөг болохыг нотолсон. Үүний дагуу ийм шунтууд нь бие биенээ түлхэх болно, хэрэв тэдгээрт гарч буй "өөрчлөлт" -ийг хуваарилах болно. өөр өөр талууд. Эдгээр туршилтууд нь Амперын хуулиудын үндэс суурь болсон.

Туршилтууд нь үндсэн дүгнэлтийг гаргах боломжийг бидэнд олгодог.

1. Байнгын соронз, "өөрчлөлт" бүхий дамжуулагч, цахилгаанаар цэнэглэгдсэн хөдөлгөөнт бөөмс нь тэдний эргэн тойронд EM бүстэй байдаг;
2. Энэ бүсэд хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмс нь EM дэвсгэрийн зарим нөлөөнд автдаг;
3. Цахилгааны "өөрчлөлт" нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн бөгөөд үүний дагуу цахилгаан соронзон дэвсгэр нь цахилгаан гүйдэлд нөлөөлдөг.

EM дэвсгэр нь амперын хүч гэж нэрлэгддэг тодорхой даралтын "өөрчлөлт" -ээр шунт нөлөөлдөг. Энэ шинж чанарыг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.

FA=IBΔlsinα, энд:

• FA - Амперын хүч;
• I - цахилгаан эрчим хүчний эрч хүч;
• B – соронзон индукцийн модулийн вектор;
• Δl – шунтын хэмжээ;
• α нь В чиглэл ба утсан дахь цахилгааны урсгалын хоорондох өнцөг юм.

α өнцөг нь ерэн градус байвал энэ хүч хамгийн их байна. Үүний дагуу хэрэв энэ өнцөг тэг бол хүч нь тэг болно. Энэ хүчний контур нь зүүн гарын хэв маягаар илэрдэг.

Хэрэв та Gimlet дүрэм болон зүүн гарын дүрмийг судалбал EM талбарууд үүсэх, тэдгээрийн дамжуулагчдад үзүүлэх нөлөөний талаархи бүх хариултыг авах болно. Эдгээр дүрмийн ачаар ороомгийн индукцийг тооцоолох боломжтой бөгөөд шаардлагатай бол эсрэг гүйдэл үүсгэдэг. Цахилгаан хөдөлгүүрийг бүтээх зарчим нь ерөнхийдөө Амперын хүч, ялангуяа зүүн гарын дүрэм дээр суурилдаг.

Видео

Зүүн ба баруун гарын дүрмийг ашигласнаар та гүйдэл, соронзон шугам болон бусад физик хэмжигдэхүүний чиглэлийг хялбархан олж, тодорхойлж чадна.

Гимлет ба баруун гарын дүрэм

Гимлет дүрмийг анх нэрт физикч Петр Буравчик боловсруулсан. Энэ нь хурцадмал байдлын чиглэлийг тодорхойлоход ашиглахад тохиромжтой. Тиймээс, дүрмийн тайлбар нь дараах байдалтай байна: орчуулгын дагуу хөдөлж буй гимлетийг чиглэлд шургуулсан тохиолдолд цахилгаан гүйдэл, Гимлетийн бариулын чиглэл өөрөө соронзон орны чиглэлтэй давхцах ёстой. Энэ дүрэмороомогтой хамт ашиглаж болно: бид соленоидыг барьж, хуруунууд нь гүйдэлтэй ижил чиглэлд чиглүүлэх ёстой, өөрөөр хэлбэл эргэлтэнд гүйдлийн замыг зааж, дараа нь баруун гарынхаа эрхий хурууг сунгана. соронзон индукцийн шугамын хүссэн замд.

Баруун гарын дүрмийг статистик мэдээллээс харахад гимлетийн дүрмээс хамаагүй олон удаа ашигладаг бөгөөд энэ нь зарим талаар илүү ойлгомжтой томъёололтой холбоотой байдаг: бид баруун гараараа объектыг тэвэрч, нударганы хуруугаараа зангидсан байдаг. соронзон шугамын чиглэлийг харуулах ёстой бөгөөд 90 орчим градус цухуйсан эрхий хуруу нь цахилгаан гүйдлийн чиглэлийг харуулах ёстой. Хөдөлгөөнт дамжуулагч байгаа бол: гараа эргүүлэх хэрэгтэй цахилгаан шугамЭнэ талбар нь далдуу модны перпендикуляр (90 градус) байсан бөгөөд цухуйсан эрхий хуруу нь дамжуулагчийн хөдөлгөөний замыг зааж өгөх ёстой, дараа нь 4 нугалсан хуруу нь индукцийн гүйдлийн замыг заана.

Зүүн гарын дүрэм

Зүүн гарын дүрэм нь хоёр томъёололтой. Эхний томъёололд гар нь өгөгдсөн дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлийн замыг зааж өгөх, индукцийн шугамууд нь алган дээр перпендикуляр байх ёстой бөгөөд зүүн гарын сунгасан эрхий хуруу нь эрхий хурууг заана. өгөгдсөн дамжуулагч дээр үйлчлэх хүч. Дараах томъёололд: эрхий хуруунаас гадна гарын дөрвөн нугалсан хуруу нь сөрөг эсвэл эерэг цэнэгтэй цахилгаан гүйдлийн хөдөлгөөний дагуу яг байрладаг бөгөөд индукцийн шугамууд нь алган дээр перпендикуляр (90 градус) чиглэнэ. , энэ тохиолдолд энэ тохиолдолд ил гарсан эрхий хуруу нь урсгалын Амперын хүч эсвэл Лоренцын хүчийг зааж өгөх ёстой.