使用 gimlet 定则和右手定则确定磁感应矢量的方向

物质存在的一种特殊形式——地球磁场对生命的起源和保存做出了贡献。这个领域的碎片,矿石,吸引铁,导致 为人类服务。没有电,生存将是不可想象的。

什么是磁感应线

磁场由其空间中每个点的强度决定。将强度相等的场点联合起来的曲线称为磁感应线。某一点的磁场强度是一种功率特性,用磁场矢量B来评价它,它在磁感应线上某一点的方向与其相切。

如果空间中的一个点受到多个磁场的影响,则通过将每个作用磁场的磁感应矢量相加来确定强度。在这种情况下,特定点的强度以绝对值相加,磁感应矢量定义为所有磁场的矢量之和。

永磁体的磁感应矢量的方向。

尽管磁感应线是不可见的,但它们具有某些特性:

  • 人们普遍认为,磁力线在极点 (N) 处退出并从 (S) 点返回。
  • 磁感应矢量的方向与直线相切。
  • 尽管形状复杂,但曲线并不相交且必然闭合。
  • 磁铁内部磁场均匀,线密度最大。
  • 只有一条磁感应线通过场点。

永磁体内部磁感应线的方向

历史上,在地球上的许多地方,一些石头吸引铁制品的天然品质早已受到关注。久而久之,在中国古代,用铁矿石(磁性铁矿石)以某种方式雕刻出来的箭头变成了指南针,显示了地球南北两极的方向,让你可以在地形中导航。

对这种自然现象的研究已经确定,铁合金中更强的磁性会持续更长时间。较弱的天然磁铁是含有镍或钴的矿石。在研究电的过程中,科学家们学会了如何从含有铁、镍或钴的合金中获得人工磁化产品。为此,将它们引入由直流电产生的磁场中,并在必要时通过交流电消磁。

在自然条件下磁化或人工获得的产品有两个不同的磁极——磁力最集中的地方。磁铁通过磁场相互作用,使同极相斥,异极相吸。这会为它们在更强场(例如地球场)的空间中的定向产生扭矩。

弱磁化元素和强磁体相互作用的视觉表示,给人一种经典的体验,钢屑散落在纸板上,下面是平磁体。特别是如果锯末是长方形的,可以清楚地看到它们是如何沿着磁场线排列的。通过改变纸板下方磁铁的位置,可以观察到其图像配置的变化。本实验中罗盘的使用进一步增强了了解磁场结构的效果。

使用 gimlet 定则和右手定则确定磁感应矢量的方向

M. Faraday 发现的磁力线的特性之一表明它们是封闭且连续的。从永磁体的北极出来的线进入南极。然而,在磁铁内部,它们不会打开并从南极进入北极。产品内部线路数最多,磁场均匀,退磁时感应减弱。

使用 gimlet 规则确定磁感应矢量的方向

19 世纪初,科学家们发现导体周围会产生磁场,电流流过它。由此产生的力线按照与天然磁铁相同的规则运行。此外,导体的电场与电流和磁场的相互作用是电磁动力学的基础。

了解相互作用场中力空间的方向允许我们计算轴向矢量:

  • 磁感应;
  • 感应电流的大小和方向;
  • 角速度。

这种理解是在手环规则中制定的。

用于确定磁感应矢量方向的 Gimlet 规则。

将右手钻头的平移运动与导体中电流的方向相结合,我们得到了磁场线的方向,这由手柄的旋转指示。

不是物理定律,电气工程中的 gimlet 规则不仅用于根据导体中的电流矢量确定磁场线的方向,反之亦然,确定螺线管中的电流方向由于磁感应线的旋转。

了解这种关系使安培能够证实旋转场定律,从而产生了各种原理的电动机。所有使用感应器的可伸缩设备都遵循 gimlet 规则。

右手法则

确定在导体(导体闭环的一侧)的磁场中移动的电流方向清楚地证明了右手定则。

确定在导体磁场中移动的电流方向的右手定则。

它说右手掌,转向N极(磁力线进入手掌),拇指偏转90度显示导体的运动方向,然后在闭合电路(线圈)中磁场感应出电流,四个手指指向的运动向量。

确定磁感应矢量方向的右手定则。

这条规则演示了直流发电机最初是如何出现的。一定的自然力(水、风)在磁场中旋转导体的闭合电路,从而发电。然后,电机在恒定磁场中接收到电流,将其转换为机械运动。

确定电感器中电流方向的右手定则。

右手法则也适用于电感器。它们内部磁芯的运动导致感应电流的出现。

如果右手四指与线圈匝数中的电流方向对齐,则大拇指偏转 90 度将指向北极。

手环和右手的规则成功地展示了电场和磁场的相互作用。它们使几乎每个人都可以了解电气工程中各种设备的操作,而不仅仅是科学家。

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