آموزش های پایه ای برق, مقالات
قانون فلمینگ – قانون دست چپ و دست راست فلمینگ
دی
در این مقاله قصد داریم در مورد قوانین دست چپ و دست راست فلمینگ صحبت کنیم.
فهرست مطالب
- 1- مقدمه
- 2- قانون دست چپ فلمینگ
- 3- قانون دست راست فلمینگ
1- مقدمه
هرگاه یک هادی حامل جریان تحت یک میدان مغناطیسی قرار بگیرد، به آن هادی نیرویی وارد خواهد‌شد.
جهت این نیرو را می توان با استفاده از قانون دست چپ فلمینگ بدست آورد (همچنین به عنوان “قانون دست چپ برای موتورها” مشهور است).
به طور مشابه اگر هادی تحت یک میدان مغناطیسی قرار‌گیرد، یک جریان القایی در آن هادی ایجاد‌می‌شود. جهت این نیرو را می‌توان با استفاده از قانون دست راست فلمینگ پیدا کرد.
در هر دو قانون دست چپ و راست فلمینگ، بین میدان مغناطیسی، جریان و نیرو رابطه وجود‌دارد. این رابطه به ترتیب با قانون دست چپ فلمینگ و قانون دست راست فلمینگ تعیین میشود.
این قوانین اندازه را مشخص نمی کنند، بلکه در عوض جهت هر سه پارامتر (میدان مغناطیسی ، جریان ، نیرو) را هنگامی که دو پارامتر دیگر مشخص باشند، نشان‌می‌دهد.
قانون دست چپ عمدتاً در مورد موتورهای الکتریکی قابل استفاده‌است و قانون دست راست عمدتاً برای ژنراتورهای برقی کاربرد‌دارد.
در ادامه به بررسی هریک از این قوانین می‌پردازیم.
————————————————–
2- قانون دست چپ فلمینگ
هرگاه یک هادی حامل جریان در داخل یک میدان مغناطیسی قرار‌گیرد،نیرویی عمود بر جریان و میدان مغناطیسی بر روی هادی وارد‌می‌شود .
قانون دست چپ فلمینگ
در شکل زیر ، بخشی از هادی به طول L به صورت عمودی در یک میدان مغناطیسی افقی یکنواخت با قدرت H تولید شده، توسط دو قطب مغناطیسی N و S قرار‌می‌گیرد.اگر جریان I از طریق این هادی جریان یابد، نیرویی که بر روی رسانا عمل می‌کند:
میدان مغناطیسی قانون دست چپ
دست چپ خود را طوری بگیرید که انگشت شست، انگشت نشانه ، انگشت سوم عمود بر یکدیگر باشند. اگر انگشت سبابه (سوم) نشان‌دهنده جهت سیم و انگشت دوم نشان‌دهنده جریان باشد، سپس انگشت شست جهت نیرو را نشان می‌دهد.
هنگامیکه جریان از طریق یک هادی جریان می‌یابد، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن القا میشود. میدان مغناطیسی را می‌توان با در نظر گرفتن تعداد خطوط مغناطیسی بسته نیرو در اطراف هادی تصور کرد.
جهت خطوط مغناطیسی نیرو را می‌توان با قانون پیچی ماکسول یا قانون دست راست تعیین‌کرد.طبق این قوانین ، اگر جریان از بیننده دور‌شود،جهت خطوط مغناطیسی نیرو (یا خطوط شار) در جهت عقربه‌های ساعت‌است ،یعنی اگر جهت جریان از طریق رسانا به سمت داخل صفحه مرجع باشد، همانطور که در شکل میبینید.
میدان مغناطیسی Rule Hand Rule
حال اگر یک میدان مغناطیسی افقی در خارج از هادی اعمال‌شود،این دو میدان مغناطیسی یعنی میدان در اطراف رسانا به دلیل جریان از طریق آن و میدان خارجی اعمال‌شده با یکدیگر واکنش نشان خواهند‌داد.
در تصویر مشاهده می‌کنیم که خطوط مغناطیسی نیروی میدان مغناطیسی خارجی از قطب N به S یا از چپ به راست‌است.
خطوط مغناطیسی میدان مغناطیسی خارجی و خطوط مغناطیسی به دلیل جریان در هادی در در بالای هادی در یک جهت، و در زیر هادی در جهت مخالف یکدیگر قرار‌دارند.
از این رو، تعداد بیشتری از خطوط مغناطیسی هم مسیر در بالای هادی از آنچه که در زیر هادی قرار‌دارد وجود خواهد‌داشت.
در نتیجه، چگالی بیشتری از خطوط مغناطیسی نیرو در فضای کوچکی بالای هادی وجود خواهد‌داشت. از آنجا که خطوط نیروی مغناطیسی دیگر خطوط مستقیم نیستند،این خطوط مانند نوارهای لاستیکی‌کشیده تحت فشار قرار‌می‌گیرند.
قاعده دست نیروی مغناطیسی
در نتیجه نیرویی وجود خواهد‌داشت که تمایل دارد هادی را از میدان مغناطیسی متمرکزتر به میدان مغناطیسی با تمرکز کمتر انتقال دهد، یعنی از موقعیت فعلی به سمت پایین، منتقل کند.
حال اگر جهت جریان، نیرو و میدان مغناطیسی را در توضیحات بالا مشاهده کنید، متوجه می‌شوید که جهت ها طبق قانون چپ فلمینگ هستند.
————————————————–
3- قاعده دست راست فلمینگ
طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، هرگاه یک هادی در داخل یک میدان مغناطیسی حرکت کند، جریان القایی در آن جریان خواهد‌یافت.اگر این هادی به زور در داخل میدان مغناطیسی جا به جا‌شود،بین جهت نیروی اعمال‌شده، میدان مغناطیسی و جریان رابطه ای برقرار‌می‌شود. این رابطه در بین این سه جهت با قانون دست راست فلمینگ تعیین‌می‌شود.
قانون دست راست فلمینگ
در این قانون آمده‌است:
«انگشت اول، انگشت دوم و انگشت شست را در زاویه سمت راست با دست راست نگه‌دارید.
اگر انگشت اول نشان دهنده جهت خط نیرو، انگشت شست در جهت حرکت یا نیروی اعمال شده‌باشد،انگشت دوم جهت جریان القایی را نشان‌می‌دهد. “