Содержание

Правило левой руки: примеры задач, формулы, объяснение

В физике и электротехнике приходится часто решать задачи, где требуется рассчитать электрические показатели магнитной индуктивности, по отношению к электротоку и наоборот. Поля и силы сориентированы определенным образом, поэтому и сформировались правило Буравчика и правило левой руки. С их участием возможно установить курс векторов, влияние магнитных полей и прочие данные, используемые в расчетах.

История открытия правила Буравчика

В 19-м веке была обнаружена связь между магнетизмом и электричеством. В это же время было сформировано понятие магнитного поля. Впервые оно было обнаружено датским ученым-физиком Х. Эрстедом.

После этого открытия, ученые ряда стран провели многочисленные эксперименты, которые установили широкий спектр действия поля, нередко выходящий за рамки исследуемого объекта. Было открыто и его круговое вращение.

В дальнейшем, исследования перешли в сферу изучения вопроса – в каких направлениях действует магнетизм. Выяснилось, что его влияние может быть разносторонним, и меняется от того, каким образом располагаются полюса и силы, оказывающие влияние на проводник.

По результатам экспериментов было открыто и оформлено правило левой и правой руки. Первым каноном выявляется направленность сил, влияющих на проводящий материал, а вторым – направленность магнитных линий.

С целью полного отображения было принято специальное определение и другие обозначения. Отображение поля выполняется в виде концентрических линий. Чем чаще они расположены относительно друг друга, тем выше сила действующего поля. Каждая из них получается замкнутой и не пересекается с соседними. Если узнать их направленность, можно установить, куда смотрит вектор магнитной индукции. Возможно и обратное действие, поскольку направление вектора будет соприкасаться с каждой точкой этих линий.

Проведенные опыты позволили сформулировать и закон Буравчика. Когда он вкручивается, резьба будет двигаться по часовой стрелке, то есть вправо. В таком же направлении осуществляется движение силовых магнитных линий. Правило левой руки дополняет правило Буравчика, устанавливая направленность силы, действующей на электрический провод.

Правило левой руки

Если определять физические величины по правилу левой руки, то ее ладонь располагается в таком положении, что четыре пальца направлены вперед, а большой отвернут в бок. Прямые пальцы указывают в сторону направления тока, а оттопыренный большой – направление устремления вектора приложенных усилий. При этом, направление индукции заходит и упирается в ладошку сверху под углом девяносто градусов.

Что определяет закон

По итогам выполнения многочисленных экспериментальных опытов было выведено определение, которое впоследствии стало именоваться правилом левой руки. Оно связало между собой направленности электротока и концентрических линий, а также влияние на проводящий материал силы магнетических полей. Живой пример отражен на картинке, где хорошо видно взаимодействие физических составляющих. Направленность силовых линий и функционирующего магнитного поля не совпадают, их действие направлено в совершенно разные места.

Когда направленность электротока и проводника будет совмещаться с линиями, то силовое влияние на проводящий материал в данном случае отсутствует. В результате, указанный постулат перестанет работать.

Сила Лоренца применение и формула

Действие электромагнитных полей порождает возникновение точечной заряженной частицы, на который воздействуют силы электрического и магнитного характера. В скомбинированном виде они получили наименование силы Лоренца.

Таким образом, сила Лоренца воздействует на любую частицу с зарядом, падающую с определенной быстротой в магнетическом поле. Степень влияния связана с электрическим зарядом частицы (q), показателем магнитной индукции (В) и быстротой падения частицы (V).

На основании полученных данных голландским ученым Хендриком Лоренцем была выведена формула: FL = |q|x V x B x sinα. Все условные обозначения приведены на рисунке.

В практической деятельности сила Лоренца получила применение в следующих областях:

  • Кинескопы – электронно-лучевые или телевизионные трубки. В этих устройствах электроны, летящие в направлении экрана, отклоняются магнитным полем, которое создают специальные катушки.
  • Масс-спектрографы. Определяют массы заряженных частиц, путем разделения их по удельным зарядам. Вакуумная камера помещается в магнитном поле. Заряженный частицы ускоряясь, двигаются по дуге и оставляют след на фотопластинке. Па радиусу траектории вначале определяется удельный заряд, на основании которого вычисляется и масса частицы.
  • Циклотрон. Ускоряет заряженные частицы. Ускорение происходит под действием силы Лоренца, после чего траектория частиц сохраняется за счет магнитного поля. Прибор давно начали использовать в медицинских исследованиях с применением радионуклидных фармацевтических препаратов.
  • Магнетрон. Электронная лампа высокой мощности для генерации микроволн, возникающих при взаимодействии электронного потока и магнитного поля. Используется с современных радиолокационных устройствах.

Сила ампера – формула

Сила Ампера непосредственно воздействует на проводник с током, расположенный внутри поля. Совсем кратко она выражается представленной формулой:

F = I x B x L x sinα, где F является силой Ампера, I – сила тока в проводнике, L – отрезок проводника, находящийся под действием магнитного поля, α – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Максимальное значение сила Ампера принимает, когда угол α становится равным 90 градусов. Единицей измерения служит ньютон (Н).

Определение направления силы Ампера выполняется с помощью правила левой руки. Ладонь смотрит вверх, четыре пальца направлены в сторону вектора движения тока. Вектор магнитной индукции перпендикулярен ладони и входит в нее. Направление силы Ампера совпадает с большим пальцем, отогнутым в сторону.

Направлением электрического тока условно считается движение от заряда с плюсом к заряду с минусом.

Примеры задач в физике электротехнике

В качестве примеров будут рассмотрены задачи, связанные с силой Ампера. Примеры решений специфические, но сам метод решения довольно простой.

Задача № 1

Исходные данные для выполнения: длина проводника – 20 см, сила тока, протекающая в нем – 300 мА, угол между проводником и вектором магнитной индукции – 45о. Величина магнитной индукции – 0,5 Тл.

Требуется найти силу однородного магнитного поля, воздействующую на проводник.

Решение: необходимо применять основную формулу – Fa = B x I x L x sinα.  Подставив нужные значения, получаем: Fa = 0,5 Тл х 0,3А х 0,2 м х (√2/2) = 0,03 Н.

Задача № 2

Исходные данные для решения: Проводник помещен в магнитное поле, индукция которого составляет 10 Тл. Сила действия магнитного поля перпендикулярна проводнику и составляет 20 Н. Сила тока, протекающего в проводнике – 5А.

Требуется вычислить длину отрезка проводника.

Решение: за основу берется формула Fa = B x I x L x sinα. Длина проводника определяется следующим образом: L = Fa/(B x I x sinα). Поскольку sinα = 1, получаем: L = Fa/(B x I). Остается подставить нужные значения и получить результат: L = 20Н/(10Тл х 5А) = 0,4 м.

Существуют аналогичные задачи с использованием силы Лоренца. Наглядно рассматрим два примера, которые решаются просто и понятно.

Задача № 3

Исходные данные для выполнения: в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл передвигается заряд величиной 0,005 Кл со скоростью 200 м/с. Угол между направлением заряда и вектором магнитной индукции – 45º.

Определяется: величина силы, воздействующей на заряд.

Решение: используется основная формула FL = |q| x V x B x sinα. Подставляя исходные данные, получаем следующее: FL = 0,005Кл х 200м/с х 0,3Тл х sin 45о = (0,3 х √2)/2 = 0,21Н.

Задача № 4

Исходные данные для решения: заряженная частица величиной 0,5 мКл движется в магнитном поле с индукцией 2 Тл. Сила, действующая на заряд со стороны магнитного поля – 32 Н. Направление движения частицы и вектор магнитного поля расположены под углом 90º.

Требуется определить: скорость движения заряженной частицы.

Решение: изначально берется формула FL = |q| x V x B x sinα. Поскольку sinα = 1, она приобретает следующий вид: FL = |q| x V x B. Для определения скорости нужно: V = FL/(|q| x B). Остается вставить исходные данные: V = 32Н/(5*10-4Кл х 2Тл) = 32000 м/с.

Как связано магнитное поле с Буравчиком и руками

Рассматривая движение полей токовой и магнитной природы, можно легко проследить взаимную связь правила Буравчика с канонами правой и левой руки. Для более качественного сравнения этих понятий, следует рассмотреть, что они представляют собой по отдельности.

Закон Буравчика точно устанавливает направленность напряженности, вызываемой магнитными полями. При этом само поле должно размещаться в прямом направлении по отношению к проводящему материалу с электротоком.

Для более полного представления берется штопор с правой резьбой и ввинчивается по часовой стрелочке в сторону протекания тока. Направленность магнетических полей соответствует правостороннему движению штопорной рукоятки.

Правило правой руки может рассматриваться в двух вариантах. В одном из них пальцы, согнутые в кулак, охватывают неподвижный токопроводник. Они обозначают, в какую сторону смотрит вектор магнитных линий, который, как и у рукоятки Буравчика, будет по ходу часовой стрелки. Самый крупный палец отступает на 90º и показывает, в какую сторону движется ток.

Если же токопровод движется, то правая рука размещается иным способом. Ладонь устанавливается между северным и южным полюсами так, чтобы она была в перпендикулярности с силовыми линиями, проходящими через нее. Крупный палец фиксируется в вертикальном положении и показывает в сторону направленного движения проводника. Оставшиеся пальцы, протянутые вперед, смотрят в ту же сторону, что и индукционный ток. Эта установка нашла свое применение в расчетах катушечных соленоидов, оказывающих воздействие на физические свойства тока.

Отделяя друг от друга правило правой и левой руки, их физика показывает, что второй вариант, используемый в расчетах, действует по-другому. Левая ладошка размещается в таком положении, чтобы четыре пальца были направлены в сторону тока, продвигающегося по проводнику. Магнитные линии, перемещаясь от одного полюса к другому, заходят в ладошку под 90 градусов. Оттопыренный крупный палец смотрит в ту же сторону, что и сила, воздействующая на токопроводник.

Магнитное поле в соленоиде

Законы правой и левой руки в физике, разобранные ранее, на сто процентов действуют лишь для прямолинейных токопроводников. Однако, довольно часто провода используются в виде катушек или соленоидов, где все процессы происходят по-другому.

Известно, что под влиянием электротока, проходящего внутри провода, образуется круговое магнитное поле. В катушечных соленоидах провод сворачивается в виде колец и многократно оборачивается вокруг сердечника. Здесь правило Буравчика в чистом виде уже не функционирует, поскольку происходит существенное усиление магнетических полей. Но, его условные линии направлены так же, как и у постоянных магнитов, поэтому в таком случае возможно применение правила правой руки.

Сначала соленоид охватывается так, чтобы самый крупный палец смотрел в направлении северного магнитного полюса. Он же отображает направление вектора магнитной индукции. Остальные четыре пальчика располагаются в направлении протекания тока.

Возможно частично применить и правило штопора. Его следует установить и закручивать в направлении тока, тогда острие станет перемещаться в направлении электромагнитной индукции. Эта установка действует не только для всей катушки, но и для одиночного витка.

Определение направления тока Буравчиком

Определить, куда движется ток, возможно посредством рук и Буравчика. В последнем случае должно быть известно, куда направляется магнитный поток – вектор В. Зная это направления, остается мысленно крутить штопор по часовой стрелке. Он будет постепенно передвигаться вперед, в ту же сторону, что и электроток. Эта формулировка действует для неподвижного прямого токопроводника.

Что связано с левой рукой

В целях правильного использования физических понятий, нельзя смешивать друг с другом Буравчик и левую руку. В одном случае определяются направленности магнетических линий и электротока, а второй вариант заключается в установлении силы, оказывающей влияние на проводящий материал.

В отдельных случаях не все точно знают, как пользоваться «левой рукой». Но что бы ни говорили, все очень просто. Выпрямленная рука размещается ладонью вверх между двумя полюсами вдоль токопроводника. Магнитные линии условно пронзают открытую ладошку. Все пальцы направлены по ходу течения тока, а оттопыренный самый крупный палец совпадает с направлением вектора силы, которая получила название силы Ампера.

С помощью левой руки можно определить не только силу Ампера, но и силу Лоренца. В последнем случае – это способ, применяемый к отдельным заряженным частицам. Его смысл состоит в расположении пальцев левой ладони в направлении движения заряда. Когда вектор В будет проходить сквозь ладонь, большой палец будет смотреть в сторону действия силы Ампера. При наличии отрицательного заряда, пальцы должны располагаться в противоположном направлении.

Выводы

Научиться пользоваться всеми способами совсем несложно, главное – знать объяснение физических принципов каждого из них. Мысленное использование Буравчика приносить в процессе обучения определенное облегчение в практическом выполнении расчетов и других действий. Все эти правила успешно применяются специалистами во многих областях электротехники.

Видеоурок

Правило левой руки для протона. Правило буравчика, правой и левой руки

В физике и электротехнике широко используются различные приемы и способы, позволяющие определить одну из характеристик магнитного поля - направленность напряженности. С этой целью используется закон буравчика, правой и левой руки. Данные способы позволяют получить довольно точные результаты.

Правило буравчика и правой руки

Закон буравчика используется для определения направленности напряженности магнитного поля. Оно работает при условии прямолинейного расположения магнитного поля, относительно проводника с током.

Это правило заключается в совпадении направленности магнитного поля с направленностью рукоятки буравчика, при условии вкручивания буравчика с правой нарезкой в направлении электрического тока. Данное правило применяется и для соленоидов. В этом случае, большой палец, оттопыренный на правой руке, указывает направление линий . При этом, соленоид обхватывается так, что пальцы указывают направление тока в его витках. Обязательным условием является превышение длиной катушки ее диаметра.


Правило правой руки противоположно правилу буравчика. При обхватывании исследуемого элемента, пальцы в сжатом кулаке указывают направление магнитных линий. При этом, учитывается поступательное движение по направлению магнитных линий. Большой палец, который отогнут на 90 градусов по отношению к ладони, указывает направление .

При движущемся проводнике, силовые линии перпендикулярно входят в ладонь. Большой палец руки вытянут перпендикулярно, и указывает направление движения проводника. Оставшиеся четыре оттопыренных пальца, расположены в направлении индукционного тока.

Правило левой руки

Среди таких способов, как правило буравчика, правой и левой руки, следует отметить правило левой руки. Для того, чтобы это правило работало, необходимо расположить левую ладонь таким образом, чтобы направление четырех пальцев было в сторону электрического тока в проводнике. Индукционные линии входят в ладонь перпендикулярно под углом 900. Большой палец отогнут, и указывает направление силы, действующей на проводник. Обычно, этот закон применяется, когда нужно определить направление отклонения проводника. В данной ситуации проводник располагается между двумя магнитами и по нему пропущен электрический ток.

Правило левой руки формулируется еще и таким образом, что четыре пальца на левой руке располагаются в направлении, куда движутся положительные или отрицательные частицы электрического тока. Индукционные линии, как и в других случаях, должны перпендикулярно располагаться относительно ладони и входить в нее. Большой оттопыренный палец указывает на направление силы Ампера или Лоренца.

Магнитное поле действует на проводник с током. Силу, которая возникает при этом, называют силой Ампера .

Сила Ампера действует на про-водник с током в магнитном поле.

Исследуем, от чего зависит модуль и направление данной силы. С этой целью используем установку, в которой прямо-линейный проводник подвешен на тонких проволочках в магнитном поле постоянного магнита (рис. 6.16). Гибкие проволочки, присоединенные к концам проводника, по-зволяют включать его в электрическую цепь, сила тока в которой регулируется с помощью реостата и измеряется ампермет-ром.

Легкая, но жесткая тяга соединяет про-водник с чувствительным измерителем силы.

Замкнув электрическую цепь, в которую входит исследуемый проводник, увидим, что он отклонится от положения равно-весия, а измеритель покажет определенное значение силы. Увеличим силу тока в про-воднике в 2 раза и увидим, что сила, дейст-вующая на проводник, также увеличится в 2 раза. Любые другие изменения силы тока в проводнике вызовут соответствующие изме-нения силы, которая действует на провод-ник. Сопоставление полученных результатов позволяет сделать вывод, что сила F, дейст-вующая в магнитном поле на проводник с током, пропорциональна силе тока I в нем:

Сила Ампера пропорциональна силе тока в проводнике.

Расположим еще один магнит рядом с первым. Длина той части проводника, которая находится в магнитном поле, уве-личится приблизительно в 2 раза. Значение силы, действующей на проводник, также увеличится приблизительно в два раза. Та-ким образом, сила F, действующая на про-водник с током в магнитном поле, про-порциональна длине части проводника Δ l , которая находится в магнитном поле:

F ~ Δ l.

Сила Ампера пропорциональна длине активной части провод-ника.

Сила увеличится также тогда, когда при-меним другой, более «сильный» магнит с большей магнитной индукцией. Это позво-ляет сделать вывод о зависимости силы F от магнитной индукции поля B:

F ~ B. Материал с сайта

Максимальной сила будет тогда, когда между магнитной индукцией и проводни-ком угол α = 90°. Если же этот угол равен нулю, то есть магнитная индукция будет па-раллельной проводнику, то сила будет равна нулю. Отсюда нетрудно сделать вывод о за-висимости силы Ампера от угла между маг-нитной индукцией и проводником.

Окончательно формула для расчета силы Ампера будет иметь вид

F А = BI Δ l . sin α .

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки (рис. 6.17).

Правило левой руки. Если левую руку разместить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока, то отставленный большой палец пока-жет направление силы, действующей на про-водник с током в магнитном поле.

Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме. Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме.

Сила Лоренца - сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Х.Лоренц ()–голландский физик, основатель электронной теории строения вещества.

Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы действующей на данный заряд.

Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Заряженная частица влетающая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, движется равномерно вдоль этих линий. Вращение отрицательного заряда по окружности происходит в направлении противоположенном вращению положительного заряда (рис.в)

1. Каким образом, зная силу Ампера, можно найти силу Лоренца? 2. Дайте определение силе Лоренца. Чему равен её модуль? 3. Как определяется направление силы Лоренца с помощью правила левой руки? 4. Почему заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярно линиями магнитной индукции, движется по окружности? В каком случае частица движется в магнитном поле прямолинейно? 5. Докажите, что период обращения по окружности заряженной частицы в поперечном магнитном поле не зависит от её скорости.

Левой руки правило - это... Что такое Левой руки правило?

Левой руки правило
        удобное для запоминания правило для определения направления механической силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Л. р. п. можно сформулировать следующим образом: если расположить левую ладонь так, чтобы вытянутые пальцы совпадали с направлением тока, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник. При применении Л. р. п. для определения направления силы, действующей на электрон или отрицательный ион, движущийся в магнитном поле, необходимо учитывать, что направление движения электрона противоположно общепринятому условному направлению электрического тока. Л. р. п. определяет направление действия магнитной части Лоренца силы (См. Лоренца сила).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Левобережная Украина
  • Левомицетин

Смотреть что такое "Левой руки правило" в других словарях:

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — для определения направления механич. силы, к рая действует на находящийся в магн. поле проводник с током: если расположить левую ладонь так, чтобы вытянутые пальцы совпадали с направлением тока, а силовые линии магн. поля входили в ладонь, то… …   Физическая энциклопедия

  • левой руки правило — определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то… …   Энциклопедический словарь

  • Левой руки правило — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — определяет направление силы, к рая действует на находящийся в магн. поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магн. поля входили в ладонь, то отставленный… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ — ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ, см. ПРАВИЛА ФЛЕМИНГА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • правило левой руки — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Fleming s ruleleft hand ruleMaxwell s rule …   Справочник технического переводчика

  • Правило левой руки — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • правило левой руки — kairės rankos taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Fleming’s rule; left hand rule vok. Linke Hand Regel, f rus. правило левой руки, n; правило Флеминга, n pranc. règle de la main gauche, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Правой руки правило — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия


Как обнаружить магнитное поле. Правило левой руки

1. Проводник в магнитном поле 1 вид - рецептивный лёгкое 1 Б. Определение направления действия силы на проводник с током.
2. Правило левой руки 1 вид - рецептивный лёгкое 1 Б. Анализ информации правила левой руки.
3. Технические устройства 1 вид - рецептивный среднее 2 Б. Применение силы Ампера и силы Лоренца в технических устройствах.
4. Полюса магнитов 2 вид - интерпретация среднее 2 Б. Определение полюсов магнитов.
5. Направление силы Ампера и силы Лоренца 2 вид - интерпретация среднее 2 Б. Определение направления силы, действующей на движущуюся, заряженную частицу в магнитном поле.
6. Заряд частицы 2 вид - интерпретация среднее 2 Б. Определение заряда частицы, влетевшей в магнитное поле.
7. Обнаружение магнитного поля 2 вид - интерпретация среднее 2 Б. Анализ содержания правила левой руки.
8. Равновесие весов 3 вид - анализ сложное 3 Б. Определение по рисунку направления движения стрелки весов.
9. Траектория движения частицы в магнитном поле 3 вид - анализ сложное 3 Б. Определение траектории движения заряженной частицы в магнитном поле.

7 "Б"

Урок

1/1

  Что изучает физика. Физические термины. Наблюдения и опыты. § 1 - 3, Л № 5, 12
2/2   Физические величины. Измерение физических величин. Погрешность и точность измерений § 4, 5, упр.1
3/3   Определение цены деления измерительного прибора § 4, 5
4/4   Физика и техника § 6,
    Первоначальные сведения о строении вещества  
5/1   Строение вещества. Молекулы § 7, 8
6/2   Определение размеров малых тел § 7, 8
7/3   Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах § 9,
8/4   Взаимодействие молекул

9/5

  Три состояния вещества § 11, 12
10/6   Повторение. Контрольная работа №1 "Первоначальные сведения о строении вещества" § 12
     

Урок на тему "Сила Ампера и Сила Лоренца"

Разработка открытого урока по физике

Тема: «Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитосфера Земли и её взаимодействие с солнечным ветром. Пара-, диа- и ферромагнитные вещества.»

Цель урока:Познакомить с силой Ампера и Лоренца, усвоить особенности действия магнитного поля на движущийся заряд и проводник с током , научиться использовать правило «левой руки» для определения направления действия силы Лоренца в незнакомой ситуации.

Задачи урока:

Образовательные:

Обосновать связь между силой тока в проводниках и силой их взаимодействия. Продолжить работу по формированию умений работать с рисунками и заданиями учебника.

Проконтролировать уровень усвоения основных положений, характеризующих силу Ампера. Сформировать умения применять правило «левой руки».

Воспитательные:

Показать, что взаимосвязь силы Ампера и силы Лоренца является примером проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений.

Развития мышления:

Формировать элементы творческого поиска, умение доказывать и отстаивать свою точку зрения, давать свою оценку изучаемым явлениям.

Тип урока: урок сообщения новых знаний

Оборудование: проектор, тесты, карточки с заданием, презентация.

Ход урока:

  1. Организационный момент. Приветсвие класса. Постановка целей и задач урока./3-4мин/

Критерии оценок

Дисциплина
  1. Опрос домашнего задания /10 мин /

(проводится в виде тестирования, по окончанию взаимопроверка и оценивание)

Вариант 1.

Вставьте пропущенные слова или выберите один правильный ответ.

1. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?

а. Беспорядочно.

б. По прямым линиям вдоль проводника.

в.По замкнутым кривым, охватывающим проводник.

2. Когда к магнитной стрелке поднесли ……….. полюс постоянного магнита, то южный полюс стрелки оттолкнулся.

3. Разноименные магнитные полюсы ………..., а одноименные - ............... .

4. Одноименными или разноименными полюсами образована картина магнитных линий (рис. 183)?

а. Одноименными.б. Разноименными.

5. Магнитная индукция величина ...

6. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила

7. Магнитных зарядов в природе ...

Вариант 2.

Вставьте пропущенные слова или выберите один правильный ответ.

1. Северный магнитный полюс расположен у ... географического полюса, а южный — у ...

2. Магнитная индукция измеряется в ...

3. Какие вещества из указанных ниже совсем не притягиваются магнитом?

А. Стекло. Б. Сталь. В. Никель. Г. Чугун.

4.Магнитная индукция обозначается буквой ...

5. Направление магнитных линий зависит от направления …… в проводнике, взаимосвязь этих направлений можно определить по ………….. …………………

6. За направление магнитных линий принято направление, которое указывает …… конец магнитной стрелки.

7. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током.Это означает, что в проводнике ...

Ключ

2

3

4

5

6

7

Вар 1

в.По замкнутым кривым, охваты-вающим проводник.

притягиваются

Притягиваются, отталкиваются

б) разноименными

буравчика

нет

Вар2

Южного

северного

Теслах(Тл)

стекло

В

Движущимися электрическими зарядами

северный

Тока нет

«5» --- 7 правильных ответов

«4» --- 5-6 правильных ответов

«3» --- 3-4 правильных ответа

  1. Изложение нового материала

  1. Что такое магнитное поле?

/материя определяющая магнитное взаимодействие движущихся заряженных частиц или проводников с током/

  1. Какими свойствами обладает магнитное поле ?/действует на проводник с током и движущуюся заряженную частицу/

Направление силы Ампера и силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции  входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник (на заряженную частицу).

Работа магнитного поля , совершаемая при перемещении проводника с током определяется по формуле:

Магнитным потоком через поверхность называется величина Ф, определяемая соотношением: Φ = B · S · cos α

Единица измерения магнитного потока в систем СИ - 1 Вебер (1 Вб). 1 Вб = 1 Тл · 1 м2

Работа в группах (составление кластера) /15 мин/

Магнитные свойства веществ.

  1. Закрепление. Решение задач./15 мин/

/у доски/

задача 1
Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45 градусов  к вектору магнитной индукции.  Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.
Задача 2
Какова скорость заряженного тела, перемещающегося в магнитном поле  с индукцией 2 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 32 Н. Скорость и магнитное поле взаимно перпендикулярны. Заряд тела равен 0,5 мКл.

1 вариант

На «4»

1. Какова индукция магнитного поля в котором на проводник с длиной 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

2. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с током в 30 А, длина которого 10 см, действует сила 1,5 Н. Найти угол между векторам магнитной индукции и силой тока.

3.Электрон движется в вакууме со скоростью 3*106 м/с в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,1 Тл. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электронаи линиями индукци равен 900.

4. В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см. /е=- 1,6*10-19 Кл, me=9,1*10-31кг/.

На «5»

Сформулировать и решить задачу

I

Fa

  1. . . . . .

. . . . v

. . . . .B

FЛ

2 вариант

На «4»

1. В однородное магнитное поле с индукцией 0,085 Тл влетает электрон со скоростью 4,6*107 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции поля. Определите радиус окружности и период, по которой движется электрон.

2. Протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость движения протона /р=1,6*10-19 Кл, mp=1,6*10-27 кг/

3. На прямой проводник длиной 0,5 м расположенный перпендикулярно силовым линиям поля с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н.найти силу тока , протекающего по проводнику.

4. Какова сила тока в проводнике, находящемся в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл, если длина активной части проводника 20 см, сила ,действующая на проводник, 0,75 Н, а угол между направлением линий индукции и током 490?

На «5»

Сформулировать и решить задачу

FA

I

  1. X X v X

X X X

X X X B

3.

Fa

4. Вектор В направлен вверх, сила Faнаправлена вправо. Куда направлен ток?

  1. Рефлексия /7 мин/

  1. Итоги урока. Домашнее задание. Оценивание./3 мин/

Правило левой руки презентация. Правило левой руки

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Физический диктант. Причиной возникновения магнитного поля в проводнике является… Однородное магнитное поле-это… В какой точке действие магнитного поля наибольшее? Причиной возникновения магнитного поля в постоянной магните является… Неоднородное магнитное поле-это… В какой точке действие магнитного поля наименьшее? А В С I А В С

Физический диктант 4. Сформулировать правило буравчика. 5. Определить направление магнитных линий в т. О. 4. Сформулировать правило правой руки. 5. Определить направление магнитных линий в т. О. О I О I

03.05.17 Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки.

Силу, действующую на проводник с током со стороны магнитного поля, называют силой Ампера. Ампер Андре Мари (1775-1836 г.г.)

Правило левой руки для тока:

Силу, действующую на движущиеся заряженные частицы со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца Хе́ндрик А́нтон Ло́ренц (1853-1928 г.г.)

Правило левой руки для частиц:

Домашнее задание: § 45, Упр. 36 (3,4,5).

Задание 1: определить направление действия силы Ампера. N S I

Задание 2: определить направление тока в проводнике. N S I

Задание 3: определить направление действия силы Лоренца. +

Задание 4: определить направление движения частицы. -


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок физики 9 класс. «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Урок физики 9 класс.«Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»Учитель физики Даузе М.Г. МБОУ «Краснохолмская сош №2 им.С.Забавина»Цели урока:Образоват...

Данная разработка полностью охватывает повторение темы магнитное поле и его графическое изображение, а также знакомит ребят с новыми понятиями, как силы Ампера и Лоренца. В данном уроке отрабаты...

«Магнитное поле физика» - Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей. Фотографирование невозможных объектов. Можно ли увидеть магнитное поле. Можно также рассматривать магнитное поле, как составляющую электрического поля. Происходить отклонение электронного пучка магнитным полем.

«Магнитное поле урок физики» - Проверьте и сделайте вывод. Цель урока. Ганс христиан эрстед (1777 – 1851). Урок физики по теме «магнитное поле тока». О б о р у д о в а н и е. Сделать вывод о причинах вращения стрелки. Систематизировать понятие «магнитное поле» с точки зрения идей мировоззренческого характера. S. Поменять полярность.

«Физика Сила Лоренца» - Классическая масса тела: © Репченко Олег Николаевич, 2005, www.fieldphysics.ru. В Полевой физике доказывается, что использование полевой добавки к массе математически эквивалентно релятивистской зависимости массы от скорости: В согласии с указанной логикой Полевая физика приводит к следующему выражению для силы Лоренца:

«Магнитное поле» - 23. Контур ориентируется в данной точке поля только одним способом. Т о к направлен к нам. qV=const. 12. 22. 4. 1.2. 3акон Био–Савара–Лапласа. Гальванический элемент.

«Направление линий магнитного поля» - Сформулируйте правило буравчика. Индукция магнитного поля. Правило буравчика. Сформулируйте правило правой руки для соленоида. Такое поле называют неоднородным. Неоднородное и однородное магнитное поле. Вопросы и задания. Майкл Фарадей (1791-1867). Действие магнитного поля на электрический ток. Если левую руку расположить так.

«Урок Магнитное поле» - Электромагниты. Цели и задачи урока. План урока. Опыт Эрстеда. Тема урока: Магнитное поле катушки с током. Магнитные спектры. Повторение Новый материал Закрепление Проверка усвоения Домашнее задание Итоги. Задачи урока: Конкретизировать знания учащихся по изучаемой теме.

Всего в теме 20 презентаций

Учитель физики Коваль В.С. 2010 г. сайт

Слайд 2

Тестовая работа

1. Когда электрические заряды находятся в покое, то вокруг них обнаруживается… А. Электрическое поле. Б. Магнитное поле. В. электрическое и магнитное поля. 2. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока? А. Беспорядочно. Б. По прямым линиям вдоль проводника. В. По замкнутым кривым, охватывающим проводник. 3. Когда к магнитной стрелке поднесли один из полюсов постоянного магнита, то южный полюс стрелки оттолкнулся. Какой полюс поднесли? А.Северный. Б. Южный.

Слайд 3

Тестовая работа

4. Каким способом можно усилить магнитное поле катушки? А. Сделать катушку большего диаметра. Б. Внутрь катушки вставить железный сердечник. В. Увеличить силу тока в катушке. 5. Какие вещества из указанных ниже совсем не притягиваются магнитом? А. Стекло. В. Никель. Б. Сталь. Г. Чугун 6. Середина магнита не притягивает к себе железных опилок Магнит ломают на две части.. Будут ли концы на месте излома магнита притягивать железные опилки? А. Будут, но очень слабо. Б. Не будут.

Слайд 4

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки.

Слайд 5

На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила со стороны магнитного поля.

Слайд 6

ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ для проводника с током служит для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле

Если ЛЕВУЮ РУКУ расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Слайд 7

ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ для заряженной частицы с целью определения направления силы, действующей на отдельную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.

Если ЛЕВУЮ РУКУ расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной частицы), то отставленный на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Слайд 8

Закрепление

Определите направление силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля

Слайд 9

В какую сторону отклонится электрон под действием магнитного поля?

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Электромагнитное поле

Повторим Как на опыте можно показать связь между направлением тока в проводнике и направлением линий его магнитного поля? Сформулируйте правило буравчика. Что можно определить, используя правило буравчика? Сформулируйте правило правой руки для соленоида. Что можно определить с помощью правила правой руки?

Самостоятельная работа На рисунке указано положение участка проводника, соединённого с источником тока, и положение магнитной линии. Определите её направление. + А. По часовой стрелке Б. Против часовой стрелки В. От нас Г. К нам -

Самостоятельная работа 2. На каком рисунке правильно изображена картина линий магнитного поля длинного проводника с постоянным током, направленным перпендикулярно плоскости чертежа от нас? 1 2 3 4 А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4

Самостоятельная работа 3. По проводнику течёт ток от нас. Определите направление магнитной линии этого тока. А. По часовой стрелке Б. Против часовой стрелки В. К нам Г. От нас

Самостоятельная работа 4 . По проводнику течёт ток на нас. Определите направление магнитной линии этого тока. А. По часовой стрелке Б. Против часовой стрелки В. К нам Г. От нас

Самостоятельная работа 5. На рисунке показана картина магнитных линий прямого проводника с током. Магнитное поле слабее всего А. В точке А Б. В точке Б В. В точке В Г. В точке Г Г Б В А

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки.

На проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила со стороны магнитного поля.

Магнитное поле создаётся электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Правило левой руки N N S S

Правило левой руки Если левую руку расположить так, чтобы: 4 пальца были направлены по току; Магнитные линии перпендикулярно входили в ладонь; то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Правило левой руки для частицы

Правило левой руки для положительно заряженной частицы 4 пальца направлены по движению + заряженной частицы; Магнитные линии перпендикулярно входят в ладонь; = отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Закрепляем Упражнение №36 с. 155

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Теперь перейдем к определению полюсов катушки с током. Мы должны опять аналогичным способом определить направление тока. После этого делаем почти то же самое, только пальцы оставляем более прямыми, но подогнутыми. Подходим к нашей катушке и пальцы (все, кроме оттопыренного большого) направляем по направлению тока в ней т.е наши пальцы стали как бы не целыми витками катушки). При этом большой палец показывает направление на северный полюс катушки. Теперь перейдем к определению полюсов катушки с током. Мы должны опять аналогичным способом определить направление тока. После этого делаем почти то же самое, только пальцы оставляем более прямыми, но подогнутыми. Подходим к нашей катушке и пальцы (все, кроме оттопыренного большого) направляем по направлению тока в ней т.е наши пальцы стали как бы не целыми витками катушки). При этом большой палец показывает направление на северный полюс катушки. P.S. Небольшое отступление) палец так же показывает направление магнитных линий ПРОХОДЯЩИХ СКВОЗЬ катушку, И наоборот – показывает направление ПРОТИВОПОЛОЖНОЕ линиям проходящим вне катушки и "входящих в ее южный полюс.

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

электромагнетизм - Объясняет ли закон силы Лоренца правило мотора левой руки Флемингса и правило динамо правой руки?

Да, уравнение $ F = qv \ times B $ действительно учитывает направления трех компонентов. Взгляните на это изображение с https://en.wikipedia.org/wiki/Cross_product
Для нашей формулы $ F = qv \ times B $, $ v $ обозначен буквой «a» на диаграмме, а $ B $ - меткой «b» на диаграмме. Допустим, a указывает на восток, b указывает на север, а a $ \ times $ b указывает вверх. Затем вы можете проверить с помощью любого ручного правила, которое захотите, что протон, движущийся на восток через магнитное поле, указывающее на север, будет испытывать восходящую силу.Та же диаграмма работает для электрона (или любого отрицательного заряда в целом). Для электрона мы берем точно такое же перекрестное произведение, но $ q $ будет отрицательным, поэтому, взяв перекрестное произведение, мы умножаем вектор на -1. Если вы умножите вектор, указывающий вверх, на -1, вектор будет указывать в противоположном направлении (вниз). Это можно увидеть по фиолетовой стрелке, указывающей вниз на диаграмме. Вы можете убедиться сами, что электрон, направляющийся на восток в магнитном поле, направленном на север, будет испытывать нисходящую силу.

Однако, если вы используете это, чтобы помочь себе запомнить, это может не помочь, поскольку нет очевидной причины, почему кросс-произведение создает вектор в этом направлении. Фактически, у перекрестного произведения есть собственное правило, объясняющее, в какую сторону указывает вектор результата.

Лично я нахожу обычные правила для рук довольно запутанными, потому что я никогда не могу вспомнить, какая сила действует на какой палец и т. Д. Мой учитель физики в старшей школе научил меня трюку, который я люблю использовать. Первая часть - решить, что правая рука положительна, а левая - отрицательна.Это легко запомнить, потому что большинство людей предпочитают правую руку (положительный опыт), а не левую (негативный опыт). Вторая часть - представить, что вы толкаете дверь ладонью ладони на двери.

Как на этом изображении

Теперь эти три компонента легко запомнить следующим образом. Очевидно, сила направлена ​​в направлении силы, которую вы прикладываете. Магнитные поля всегда представлены несколькими линиями, поэтому направление магнитного поля - это ваши 4 пальца.Наконец, последний из них (скорость) отображается большим пальцем.

Если вы повернете руку ладонью вверх, вы увидите, что она соответствует первому изображению. Тогда вы можете использовать левую руку для электрона.

Что касается «правила двигателя» и «правила динамо», я полагаю, вы имеете в виду силу, которую испытывает провод, по которому проходит ток, когда он находится в магнитном поле, и ток, индуцируемый в проводе, когда он перемещается через магнитное поле. И то, и другое можно найти с помощью силы Лоренца, думая о том, что происходит с одним электроном, а затем понимая, что все электроны испытывают силу в одном направлении, поэтому вы можете просто сложить ее.

Симметрия

. Почему в электромагнетизме природа предпочитает правило правой руки правилу левой руки?

Классический электромагнетизм совершенно инвариантен к четности; он по своей сути не левша или правша. Это правда, что вам нужно использовать правило правой руки, чтобы найти магнитное поле, но вам нужно использовать его снова , , чтобы найти магнитную силу. Поскольку вы всегда используете его дважды, чтобы получить любую непосредственно наблюдаемую величину, знак минус, который вы выбрали бы при использовании правила левой руки, отменяется.

Если сформулировать все в терминах сил, то электростатика и магнитостатика сводятся к тому, что (1) одинаковые заряды отталкиваются и (2) притягиваются параллельные токи. Это явно не зависит от какого-либо соглашения о ручке. (Кстати, относительный знак здесь происходит от относительного знака между временем и пространством в теории относительности.)


Здесь скрывается более глубокая математика. Напомним, что векторное произведение двух векторов определяется как вектор, указывающий перпендикулярно параллелограмму, образованному двумя векторами, с той же длиной, что и площадь параллелограмма.В трех измерениях есть два направления, перпендикулярных каждому параллелограмму, поэтому нам нужно правило правой руки, чтобы выбрать одно. В более высоких измерениях это определение вообще не работает, потому что существует бесконечно много направлений, перпендикулярных каждой плоскости.

Следовательно, магнитное поле в общих размерах нельзя рассматривать как вектор . Вместо этого лучше просто сказать, что - это сам параллелограмм - это плоскость и площадь в каждой точке, а не направление и длина, как вектор.Магнитная сила просто заставляет частицы вращаться в плоскости поля. Текущий $ \ mathbf {J} $ в начале координат создает магнитное поле в $ \ mathbf {r} $ в плоскости, охватываемой $ \ mathbf {r} $ и $ \ mathbf {J} $.

Формально эти элементы площади называются дифференциальными формами ранга $ 2 $. Они слишком сложны для начального курса, поэтому вместо этого мы используем правило правой руки для преобразования площади в вектор, вводя произвольный выбор. Но всю физику можно записать явно симметричным образом, потому что явления действительно симметричны.

электромагнетизм - правило правой и левой руки Флеминга

Очень жаль, что физика магнетизма обременена несколькими разными * правилами рук, и что они используют разные руки. Разберем их:

Флеминг

левый - линейка

дает вам направление силы, действующей на ток, если вы знаете магнитное поле.

Источник изображения

Это правило применяется к двигателям , т.е.е. устройства, которые используют токи в магнитном поле для создания движения. Это основано на силе Лоренца, $$ \ mathbf F = q \ mathbf v \ times \ mathbf B, $$ в котором ток идет со скоростью заряда, а индуцированное движение идет вдоль направления силы. Вот почему это правило совпадает с правилом левой руки, используемым в перекрестных произведениях в целом.


Флеминг

правая -линейка

гораздо реже используется в физике (хотя я не могу говорить о том, как работают инженеры).Это относится к генераторам , то есть устройствам, которые используют движение в магнитном поле для генерации токов. Это опять же основано на перекрестном произведении силы Лоренца, за исключением того, что теперь скорость заряда определяется движением объекта, а сила вдоль провода - это то, что устанавливает ток. Это означает, что вы поменяли местами средний палец на большой в соответствии с правилом левой руки Флеминга, что вы можете сделать, сохраняя (расплывчатые) назначения на «движение» и «текущую» и меняя руки.

Источник изображения

Мне очень не нравится это соглашение, и я бы посоветовал вам забыть о нем все, кроме того факта, что он существует и его следует избегать. В любой ситуации, когда вам это нужно, вы можете просто использовать силу Лоренца, чтобы выяснить, в каком направлении пойдет ток. 3} $$ Опять же, это перекрестное произведение, которое определяет направление поля, и вы должны сами убедиться, что оно работает, как показано на рисунке.


Как видите, правила совсем другие. Поэтому крайне важно, чтобы, если вы хотите использовать их в качестве мнемоники, вы правильно усвоили, какой из них применяется, и чтобы вы применяли их правильно. (Нет смысла учить, какой рукой использовать, если вы, например, поменяете местами указательный и средний пальцы.)

Тем не менее, самое важное, что нужно изучить, - это закон силы Лоренца, который основан на правиле левой руки и руки (заряд-время-ток на вашем среднем пальце, поле на указательном, сила на большом пальце), обозначенное перекрестное произведение.Это, по сути, безотказно, если вы применяете его правильно, и меньше подвержено путанице с другими правилами.

Специальная теория относительности - Концептуальная интерпретация лево- и правосторонних спинорных представлений группы Лоренца

Для массивных спиноров «правосторонняя» и «левосторонняя» хиральность связана не столько с истинными вращениями, сколько с преобразованиями Лоренца как с «вращениями пространства-времени». В этом случае очень популярным коротким ответом на концептуальный вопрос является то, что преобразования Лоренца "вращают" $ (1/2, 0) $ - спиноры в одну сторону в пространстве-времени, а $ (0, 1/2) $ - спиноры наоборот, в то время как пространственная инверсия, соответствующая преобразованию четности, «вращает» один тип спинора в другой.\ mu $, поэтому преобразование четности - это сама метрика. Более запутанный вопрос заключается в том, что, независимо от этой связи, каждый невосприимчивый элемент индуцирует свой собственный отдельный набор контравариантных и ковариантных спиноров, причем две конструкции связаны комплексным сопряжением, которое в квантовой среде усугубляет обычную роль комплексного сопряжения в определении бюстгальтера. кет-двойственность.

А теперь подробнее:

Почему прозвища «правша» и «левша» :

Скажем, данное преобразование Лоренца в пространстве-времени для поворота на угол $ \ theta $ вокруг оси $ \ vec {n} _ \ theta $, $ \ vec {\ theta} = \ theta \ vec {n} _ \ theta $, и увеличение скорости $ \ zeta $ в направлении $ \ vec {n} _ \ zeta $, $ \ vec {\ zeta} = \ zeta \ vec {n} _ \ zeta $, читает $$ L = е ^ {\ vec {\ theta} \ cdot \ vec {J} + \ vec {\ zeta} \ cdot \ vec {K}} $$ где $ \ vec {J} $, $ \ vec {K} $ - обычные генераторы вращения и повышения в пространстве-времени Минковского.* / 2 $ на $ (0, 1/2) $.

Теперь посмотрите на знак скорости двух преобразований. С точностью до наоборот: если в одном повторении преобразование дается усилением $ \ vec {\ zeta} $, в другом повторении оно дается обратным бустом $ - \ vec {\ zeta} $. Таким образом, хотя и $ \ Lambda _ {(1 / 2,0)} $, и $ \ Lambda _ {(0,1 / 2)} $ соответствуют тому же преобразованию пространства-времени $ L $, изменение знака Параметр boost заставляет «как будто» генерировать противоположные формальные «вращения»: «правые» и «левые».{(-i \ vec {\ theta} - \ vec {\ zeta}) \ cdot \ vec {\ sigma} / 2} $$ мы видим, что совершенно аналогичным образом, если спинор $ (1 / 2,0) $ преобразуется при повороте $ \ vec {\ theta} $ и бусте $ \ vec {\ zeta} $, то его $ ( 0, 1/2) $ преобразуется при одном и том же повороте $ \ vec {\ theta} $ и обратном повышении $ - \ vec {\ zeta} $. Следовательно, спинор $ (1 / 2,0) $ (правосторонний) иногда называют контрспинором , тогда как спинор $ (0,1 / 2) $ (левый) тогда является коспинором (см., например, вступление Эндрю Стина к спинорам; еще одно красивое вступление - это Шультен Ch.T $). Или повернув утверждение на ухо, , применяя преобразование четности, изменяет спинор rep, следовательно, его хиральность . С этой точки зрения терминология для правшей и левшей также может быть понята как обозначение свойств спинорного преобразования в правосторонних и левосторонних трехмерных системах отсчета.

Но если это так, то почему для правильных 4-векторов нет еще двух киральных репсов? Просто потому, что 4-векторы действительны, и в этом случае контравариантное ковариантное отображение является линейным преобразованием подобия.Тогда по лемме Шура представители эквивалентны. Несмотря на очевидный изоморфизм с контравариантным и ковариантным представлениями соответственно, представители $ (1/2, 0) $ и $ (0, 1/2) $ связаны антилинейным, а не линейным преобразованием и формально не удовлетворяют уравнению Шура. Лемма.

Примечание добавлено в доказательство: еще один простой способ показать связь между хиральностью и контравариантностью / ковариантностью, не вдаваясь в полномасштабный формализм

Пусть $ \ hat \ chi $ - любой нормализованный спинор.{0 *} \ end {array} \ right) = 0 $$ Суть в том, что хирально двойственные спиноры - это спин-ортогональные, пространственно инвертированные друг относительно друга.

Фундаментальные симметрии

Фундаментальные симметрии

Основные симметрии

Стандартные симметрии теории субатомных частиц. Например, тот факт, что три цвета кварков идентичны можно рассматривать как симметрию. Но из всех симметрий заряда спряжение ( C ) и четность ( P ) выделяются своей философской важностью.

Зарядовое сопряжение - это симметрия их являясь идентичной античастицей для каждой частицы. Если протоны существуют, антипротон ожидается, что он будет существовать с точно такой же массой и другими свойствами, только с противоположными квантовые числа.

Четность - это симметрия, отражающая факт что отражение вселенной относительно точки или плоскости должно дать вселенную равных физическая достоверность. Одним из следствий четности является то, что использование правила левой руки вместо Правило правой руки не должно иметь измеримого значения.Когда мы изучали магнитные поля, направление магнитного поля зависело от нашего выбора правостороннего соглашения. Однако магнитные поля проявляются только через силы, ощущаемые заряженными частицы через магнитное поле. Расчет силы также зависел от правило правой руки. Применение двух правил правой руки дало бы тот же результат. как применение правил левой руки. Таким образом, физические явления не были предвзятыми ни в какой путь к правилам для правшей или левшей.

Это был шок, когда нарушение четности наблюдалась в 1957 году. В этом эксперименте ядро, которое должно было подвергнуться бета-распаду, было ориентирован своим спином вдоль магнитного поля. Спин и угловой момент также являются векторами направление которого определяется правилом правой руки. Экспериментальный результат, который нарушено сохранение четности, заключалась в том, что электроны от бета-распада улетали больше чаще в направлении магнитного поля, чем в противоположном направлении. Этот результат можно объяснить отсутствием правых нейтрино.Электроны могут вращать один так или иначе, но, по-видимому, нейтрино вращаются только с левой ориентацией относительно направления их скорости. Поскольку левые нейтрино существуют, но нет левосторонние антинейтрино, этот результат также нарушает зарядовое сопряжение.

Симметрии нарушаются не так несправедливо, как это сначала кажется. Если рассмотреть эквивалентный эксперимент с античастицами, то произойдет противоположный результат. Ведь все антинейтрино правы в своем вращении.Таким образом комбинация двух симметрий ( CP ), по-видимому, сохраняется. Эта симметрия утверждает, что для каждой левой частицы существует эквивалент правосторонняя античастица.

Однако в начале 1960-х годов CP нарушение не наблюдалось. Это явное нарушение симметрии между частицы и античастицы. Это нарушение крайне мало и наблюдается только в исследования нейтральных каонов, мезонов с антистранным и нижним кварком или одного странного и один кварк анти-даун.Пример нарушения: K L мезон, который, подобно фотону, является собственной античастицей, распадается чаще на (e + + n + p), чем на 3 соответствующих античастицы. Разница составляет всего лишь десятую долю процента, но это колоссальная разница. результат тем не менее. Более очевидные доказательства нарушения CP находятся в окружающем нас вопросе. Во Вселенной больше материи, чем антивещества. Очевидно, что уравнения, которые руководил формированием Вселенной, должно быть, нарушил симметрию между материей и антивещество на каком-то этапе.Природа CP-нарушения до сих пор остается загадкой.


Примеры Индекс физики элементарных частиц

Как определить направление силы Лоренца? - Магниты Блог

Сила Лоренца была обнаружена голландским физиком Хендриком Антуном Лоренцем и описывает силу, действующую на отдельные движущиеся электрические заряды в магнитном поле. Возможное определение и физическая формула, по которой рассчитывается сила Лоренца, следующие:

«Если заряженная частица «q» движется со скоростью «v» перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля с магнитной индукцией «B» На эту частицу действует сила Лоренца.

F = q * v * B

Однако, чтобы по-настоящему понять силу Лоренца, сначала необходимо прояснить некоторые базовые концепции. Эти основные концепции включают магниты с их магнитными полями. Как известно, магниты имеют два полюса, Северный полюс и Южный полюс. Если соединить два разных полюса, они притянутся друг к другу, два одинаковых полюса отталкиваются.

Если мы принесем магнит близко к ферромагнитному материалу, например, к железу, он притягивается, то есть железо движется в направлении магнита в так называемом магнитном поле.Магнитное поле может отображаться с помощью силовых линий. Эти поля линии обычно проходят с севера на южный полюс и никогда не пересекаются.

Это начинается работает, если мы теперь поместим электрически заряженный проводник между магнитными упомянутые выше силовые линии. Электрический проводник перемещается с помощью механизма Лоренца. сила.

Как можно определить направление силы Лоренца? определенный?

Левая рука правило и правило правой руки могут использоваться для определения направления движения Сила Лоренца, т.е. является ли драйвер, описанный в нашем предыдущем примере, движение вправо или влево. Если ток течет от - к +, левый применяется правило, и наоборот от + до - для правильного правила.

Вы можете увидеть ровно три пальца: большой, указательный и средний. Независимо от того какое из двух правил мы используем, большой палец представляет начало, то есть направление электронного потока. Указательный палец указывает направление магнитное поле, то есть направление силовых линий, а середина палец представляет направление силы.

Тогда мы видим, что водитель перемещается влево, средний палец показывается влево и тиск наоборот. Это правило также называется правилом UVW, где U означает причину (большой палец), V для посредничества (указательный палец) и W для эффекта (средний палец).

Лоренц сила извлекает выгоду из многих физических экспериментов, а также является фундаментальным принцип в технических приложениях, таких как электродвигатели, генераторы или телевизоры. Если вам нужна дополнительная информация или у вас есть дополнительные вопросы о магнетизм, вы можете связаться с нашими специалистами в любое время.

% PDF-1.6 % 385 0 объект > эндобдж xref 385 79 0000000016 00000 н. 0000003053 00000 н. 0000003190 00000 п. 0000003323 00000 п. 0000003481 00000 н. 0000003514 00000 н. 0000004023 00000 н. 0000004082 00000 н. 0000005497 00000 н. 0000006070 00000 н. 0000006217 00000 н. 0000006244 00000 н. 0000007572 00000 н. 0000007823 00000 н. 0000007892 00000 н. 0000008507 00000 н. 0000009025 00000 н. 0000009137 00000 п. 0000010279 00000 п. 0000010771 00000 п. 0000010905 00000 п. 0000011514 00000 п. 0000011766 00000 п. 0000012512 00000 п. 0000012654 00000 п. 0000013316 00000 п. 0000013561 00000 п. 0000014219 00000 п. 0000014246 00000 п. 0000014470 00000 п. 0000015016 00000 п. 0000015795 00000 п. 0000016506 00000 п. 0000016618 00000 п. 0000017891 00000 п. 0000019019 00000 п. 0000020147 00000 п. 0000020480 00000 п. 0000021165 00000 п. 0000021314 00000 п. 0000021762 00000 п. 0000022015 00000 н. 0000022616 00000 п. 0000022730 00000 п. 0000022757 00000 п. 0000023200 00000 п. 0000024524 00000 п. 0000025696 00000 п. 0000025838 00000 п. 0000026162 00000 п. 0000026189 00000 п. 0000027406 00000 п. 0000027664 00000 н. 0000028057 00000 п. 0000028462 00000 п. 0000029593 00000 п. 0000030492 00000 п. 0000030560 00000 п. 0000031216 00000 п. 0000065975 00000 п. 0000124192 00000 н. 0000124262 00000 н. 0000124918 00000 н. 0000125188 00000 н. 0000151119 00000 н. 0000151397 00000 н. 0000151467 00000 н. 0000151818 00000 н. 0000151968 00000 н. 0000152237 00000 н. 0000169770 00000 н. 0000170027 00000 н. 0000170412 00000 н. 0000199392 00000 н. 0000199654 00000 н. 0000200133 00000 п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *