Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр қозғалтқыштарында қозғалыс бағытын анықтауға көмектесетін есте сақтау құралы
Mnemonic to determine motion direction
Флемингтің сол қолының ережесі электр қозғалтқыштары үшін қолданылатын екі визуалды есте сақтау құралының бірі, ал екіншісі – генераторлар үшін Флемингтің оң қолының ережесі. Бұл ережелер 19 ғасырдың соңында Джон Амброуз Флемингпен электродвигательдегі қозғалыс бағытын немесе электр генераторындағы электр тогының бағытын анықтаудың оңай тәсілі ретінде ұсынылған. Ток өткізгіш сым арқылы өтетін кезде және осы токқа сыртқы магнит өрісі түсірілгенде, өткізгіш сым осы өріске де, ток ағысының бағытына да перпендикуляр күшті сезінеді (яғни, олар бір-біріне перпендикуляр болады). Суретте көрсетілгендей, сол қолыңызды бас бармақ, көрсеткіш және ортаңғы саусақтардағы үш өзара тік осьті бейнелейтіндей ұстаңыз. Әр саусаққа белгілі бір шама (механикалық күш, магнит өрісі және электр тогы) сәйкес келеді. Оң және сол қолдар генераторлар мен электр қозғалтқыштары үшін тиісінше қолданылады.
Fleming's left hand rule for electric motors is one of a pair of visual mnemonics, the other being Fleming's right hand rule for generators. They were originated by John Ambrose Fleming, in the late 19th century, as a simple way of working out the direction of motion in an electric motor, or the direction of electric current in an electric generator. When current flows through a conducting wire, and an external magnetic field is applied across that flow, the conducting wire experiences a force perpendicular both to that field and to the direction of the current flow (i. e. they are mutually perpendicular). A left hand can be held, as shown in the illustration, so as to represent three mutually orthogonal axes on the thumb, fore finger and middle finger. Each finger is then assigned to a quantity (mechanical force, magnetic field and electric current). The right and left hand are used for generators and motors respectively.
Бірінші нұсқа
Басты бармақ өткіштің қозғалыс бағытын көрсетеді. Сұйек саусақ магниттік өрістің бағытын көрсетеді. Ортаңғы саусақ токтың бағытын көрсетеді.
The Thumb represents the direction of the Motion of the Conductor. The Fore finger represents the direction of the magnetic Field. The Centre finger represents the direction of the Current.
Үшінші нұсқа
Ван де Графф Флеминг ережелерін аударғандағы нұсқасы ФБР ережесі деп аталады, себебі бұл – Федералдық Тергеу бюросының бас әріптері, оны есте сақтау оңай.
Van de Graaff's translation of Fleming's rules is the FBI rule, easily remembered because these are the initials of the Federal Bureau of Investigation.
Оң және сол қосқыштардың арасындағы айырмашылық
Флемингтің сол қолының ережесі электр қозғалтқыштары үшін, ал Флемингтің оң қолының ережесі электр генераторлары үшін қолданылады. Басқаша айтқанда, егер қозғалыс тудыру керек болса, Флемингтің сол қолының ережесі қолданылуы тиіс, ал егер электр энергиясын тудыру керек болса, Флемингтің оң қолының ережесі қолданылуы тиіс. Моторлар мен генераторлар үшін әртүрлі қолдар қажет, себебі себеп пен нәтиже арасындағы айырмашылық бар. Электр қозғалтқышында электр тогы мен магнит өрісі болады (бұл себептер), және олар қозғалыс тудыратын күшке (бұл нәтиже) әкеледі, сондықтан сол қол ережесі қолданылады. Электр генераторында қозғалыс пен магнит өрісі болады (себептер), және олар электр тогының туындауына (нәтиже) әкеледі, сондықтан оң қол ережесі қолданылады. Мұны түсіну үшін, электр қозғалтқыштарының көптеген түрлерін электр генераторлары ретінде де пайдалануға болады. Мұндай қозғалтқышпен жабдықталған көлікті толық зарядталған аккумуляторға қосу арқылы жоғары жылдамдыққа дейін үдетуге болады. Егер қозғалтқыш толық зарядталған аккумулятордан ажыратылып, оның орнына толық разрядталған аккумуляторға қосылса, көлік баяулайды. Қозғалтқыш генератор рөлінде әрекет етеді және көліктің кинетикалық энергиясын электр энергиясына айналдырады, ол аккумуляторда сақталады. Қозғалыс бағыты да, магнит өрісінің бағыты да (қозғалтқыш/генератордың ішінде) өзгермегендіктен, қозғалтқыш/генератордағы электр тогының бағыты кері өзгереді. Бұл термодинамиканың екінші заңынан туындайды (генератор тогы қозғалтқыш тогына қарсы тұруы керек, ал энергияның жоғары энергиялы көзінен төмен энергиялы көзіне ағынуын қамтамасыз ету үшін күшті ток басым болуы керек).
Fleming's left hand rule is used for electric motors, while Fleming's right hand rule is used for electric generators. In other words, Fleming's left hand rule should be used if one were to create motion, while Fleming's right hand rule should be used if one were to create electricity. Different hands need to be used for motors and generators because of the differences between cause and effect. In an electric motor, the electric current and magnetic field exist (which are the causes), and they lead to the force that creates the motion (which is the effect), and so the left hand rule is used. In an electric generator, the motion and magnetic field exist (causes), and they lead to the creation of the electric current (effect), and so the right hand rule is used. To illustrate why, consider that many types of electric motors can also be used as electric generators. A vehicle powered by such a motor can be accelerated up to high speed by connecting the motor to a fully charged battery. If the motor is then disconnected from the fully charged battery, and connected instead to a completely flat battery, the vehicle will decelerate. The motor will act as a generator and convert the vehicle's kinetic energy back to electrical energy, which is then stored in the battery. Since neither the direction of motion nor the direction of the magnetic field (inside the motor/generator) has changed, the direction of the electric current in the motor/generator has reversed. This follows from the second law of thermodynamics (the generator current must oppose the motor current, and the stronger current outweighs the other to allow the energy to flow from the more energetic source to the less energetic source).
Ережелердің физикалық негізі
Электрондар немесе кез келген зарядталған бөлшектер бір бағытта (мысалы, электр өткізгішіндегі электр тогы ретінде, мысалы, металл сым) ағып жатқанда, олар өткізгіштің айналасына оралатын цилиндрлі магнит өрісін тудырады (Ханс Кристиан Орстед ашқандай). Индукцияланған магнит өрісінің бағытын Максвеллдің корк винті ережесімен есте сақтауға болады. Яғни, егер дәстүрлі ток көрерменнен алыстап бара жатса, магнит өрісі өткізгіштің айналасында сағат жүрісімен жүреді, көрерменнен алыстау үшін кеспектің бұрылуы керек бағытпен бірдей. Индукцияланған магнит өрісінің бағыты кейде оң қол ұстап тұру ережесімен есте сақталады, мысалы, суреттегідей, бас бармағы дәстүрлі ток бағытын, ал саусақтары магнит өрісінің бағытын көрсетеді. Бұл магнит өрісінің бар екендігін электр тогы салыстырмалы түрде үлкен электр тоғын өткізетін электр өткізгіштің шетіндегі әртүрлі нүктелерге магнит компастарын орналастыру арқылы растауға болады. Бас бармақ қозғалыс бағытын көрсетеді, ал көрсету саусағы өріс сызықтарын көрсетеді, ал ортаңғы саусақ индукцияланған ток бағытын көрсетеді. Егер сыртқы магнит өрісі көлденең орналасса, ол электрондар ағынын кесіп өтеді (өткізгіште немесе электрондық сәуледе), екі магнит өрісі өзара әрекеттеседі. Майкл Фарадей бұған визуалды ұқсастықты қиялға салынған магниттік күш сызықтары түрінде ұсынды: өткізгіштегілер өткізгіштің айналасында концентрикалық шеңберлер құрайды; сыртқы магнит өрісінің ішіндегілер параллель сызықтармен жүреді. Егер өткізгіштің бір жағындағылар өткізгішті қоршағандарға қарама-қарсы бағытта (магниттік солтүстіктен оңтүстік полюске) жүретін болса, олар өткізгішті екінші жағынан өткізетіндей бұрылады (себебі магниттік күш сызықтары қиылыса алмайды немесе бір-біріне қарама-қайшы жүреді). Нәтижесінде, өткізгіштің сол жағындағы шағын кеңістікте магнит өрісі желілерінің саны көп болады, ал олардың жетіспеушілігі өткізгіштің бастапқы жағында болады. Магниттік өрістің күш сызықтары енді түзу сызықтар емес, электр өткізгішінің айналасында жүруге қисық болғандықтан, олар кернеуде (шығылған иілгіш ленталар сияқты), магниттік өрісте энергия байланысқан. Бұл энергетикалық өріс қазір негізінен қарсылықсыз болғандықтан, оның бір бағытта жиналуы немесе шығарылуы Ньютонның үшінші қозғалыс заңына ұқсас түрде кері бағытта күш жасайды. Бұл жүйеде тек бір қозғалмалы нысан (электрлік өткізгіш) бар болғандықтан, бұл күш жұмыс істейді, таза әсер - электр өткізгішті сыртқы магнит өрісінен магнит ағыны бағытталатын бағытқа қарама-қарсы бағыттағы бағытқа итермелеуге жұмыс істейтін физикалық күш. Бұл жағдайда (моторлар), егер өткізгіш дәстүрлі токты жоғары қарай алып жүрсе, ал сыртқы магнит өрісі көрерменнен алыстап бара жатса, физикалық күш өткізгішті сол жаққа итермелеуге жұмыс істейді. Электр қозғалтқыштағы айналым күші осыдан пайда болады. (Электр қозғалтқышы содан кейін өткізгіштің магнит өрісінен шығарылуы оны келесі магнит өрісіне орналастыра отырып, бұл ауысуды шексіз жалғастыру үшін жасалады.) Фарадей заңы бойынша, өткізгіштегі индукцияланған электр қозғалтқыштық күш өткізгіштегі магниттік ағымның өзгеру жылдамдығына тікелей пропорционалды.
When electrons, or any charged particles, flow in the same direction (for example, as an electric current in an electrical conductor, such as a metal wire) they generate a cylindrical magnetic field that wraps round the conductor (as discovered by Hans Christian Ørsted). The direction of the induced magnetic field can be remembered by Maxwell's corkscrew rule. That is, if the conventional current is flowing away from the viewer, the magnetic field runs clockwise round the conductor, in the same direction that a corkscrew would have to turn in order to move away from the viewer. The direction of the induced magnetic field is also sometimes remembered by the right hand grip rule, as depicted in the illustration, with the thumb showing the direction of the conventional current, and the fingers showing the direction of the magnetic field. The existence of this magnetic field can be confirmed by placing magnetic compasses at various points round the periphery of an electrical conductor that is carrying a relatively large electric current. The thumb shows the direction of motion and the index finger shows the field lines and the middle finger shows the direction of induced current. If an external magnetic field is applied horizontally, so that it crosses the flow of electrons (in the wire conductor, or in the electron beam), the two magnetic fields will interact. Michael Faraday introduced a visual analogy for this, in the form of imaginary magnetic lines of force: those in the conductor form concentric circles round the conductor; those in the externally applied magnetic field run in parallel lines. If those on one side of the conductor are running (from the north to south magnetic pole) in the opposite direction to those surrounding the conductor, they will be deflected so that they pass on the other side the conductor (because magnetic lines of force cannot cross or run contrary to each other). Consequently, there will be a large number of magnetic field lines in a small space on that side of the conductor, and a dearth of them on the original side of the conductor. Since the magnetic field lines of force are no longer straight lines, but curved to run around the electrical conductor, they are under tension (like stretched elastic bands), with energy bound up in the magnetic field. Since this energetic field is now mostly unopposed, its build up or expulsion in one direction creates — in a manner analogous to Newton's third law of motion — a force in the opposite direction. Since there is only one moveable object in this system (the electrical conductor) for this force to work upon, the net effect is a physical force working to expel the electrical conductor out of the externally applied magnetic field in the direction opposite to that which the magnetic flux is being redirected to — in this case (motors), if the conductor is carrying conventional current upwards, and the external magnetic field is moving away from the viewer, the physical force will work to push the conductor to the left. This is the reason for torque in an electric motor. (The electric motor is then constructed so that the expulsion of the conductor out of the magnetic field causes it be placed inside the next magnetic field, and for this switching to be continued indefinitely.) Faraday's law states that the induced electromotive force in a conductor is directly proportional to the rate of change of the magnetic flux in the conductor.
Поп мәдениет
2013 жылғы Metal Gear Rising: Revengeance видео ойынында Монсон кейіпкері Флемингтің сол қол ережесін күресінің барысында бірнеше рет еске алады және пайдаланады.
In the 2013 video game Metal Gear Rising: Revengeance, the character Monsoon mentions and uses Fleming's Left Hand Rule multiple times during his fight.