Що таке правило гвинта?

Тому, хто вибрав електротехніку в якості своєїосновною професією, 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.

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, несучих 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 спрямованерух 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 трубку, в центрі якої розташовується провідник. Здавалося б: яка різниця, як веде себе це генерується магнітне поле! Однак ще Ампер звернув увагу, що два провідники зі струмом впливають один на одного своїми магнітними полями, відштовхуючись або притягаючи один до одного, 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.

У нашому прикладі напрямок струму відомо - від«+» До «-». Знання напрямки дозволяє легко використовувати правило гвинта. Подумки починаємо вкручувати буравчик зі стандартною правим різьбленням в провідник (уздовж його) так, щоб що виходить 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 трохиінакше (хоча основний зміст той же): якщо подумки охопити 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 в залежності від напрямку витків вдається впливати на протікає струм (створюючи, при необхідності, протитечія).

Закон гвинта дозволяє сформулюватинаслідок: 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.

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