Правило буравчика в физике
Если поступательное движение буравчика с правой резьбой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением линий магнитной индукции. Для витка с током ручку вращают по току — буравчик движется по полю внутри витка.
Правило буравчика: прямой ток и виток с током
| Случай | Что делаем с буравчиком | Что он показывает |
|---|---|---|
| Прямой проводник с током | Ввинчиваем буравчик по направлению тока | Направление вращения ручки — это направление линий B⃗: они идут окружностями вокруг проводника |
| Ток к нам (⊙) | Буравчик выкручивается на нас | Линии B⃗ идут против часовой стрелки |
| Ток от нас (⊗) | Буравчик ввинчивается от нас | Линии B⃗ идут по часовой стрелке |
| Круговой виток с током | Вращаем ручку по направлению тока в витке | Поступательное движение буравчика — это направление B⃗ в центре витка |
| Катушка (соленоид) | Вращаем ручку по току в витках | Буравчик движется по B⃗ внутри катушки — к её северному полюсу |
Буравчик — инструмент с правой резьбой: при вращении ручки по часовой стрелке (если смотреть со стороны ручки) он ввинчивается от себя. Так же работает штопор.
Сможешь без таблицы? 3 вопроса
Правило буравчика в задачах: от простых к трудным. Куда направлены линии поля прямого тока, витка и катушки.
Контрольная по этой теме скоро?
10 заданий и шпаргалка: Миша соберёт прогон по теме и карточки на утро.
В 10–11 классе? Это задание 12 ЕГЭ
«Школьный» на 30 дней — 199 ₽: тетради для печати, тренажёры по темам, ОГЭ и ВПР. Оформить «Школьный»
Учителю: собрание и памятка для родителей
Презентация к родительскому собранию и памятка, как готовиться к контрольным и экзаменам.
Родителю: как помочь с подготовкой
Что спросить у ребёнка, сколько заниматься и как видеть прогресс без лишнего контроля.
Как применять правило буравчика?
Правило буравчика находит направление линий магнитного поля вокруг тока. Если ввинчивать буравчик с правой резьбой по направлению тока, его ручка вращается по направлению линий магнитной индукции. Для витка и катушки наоборот: ручку вращают по току, а движение буравчика показывает поле внутри. Ниже — типичные случаи, сравнение с правилами рук и формулы.
Скачать PDFА4, 2 листа, 226 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницуПолучить в TelegramПришлю эту таблицу в PDF — и, если захочешь, напомню повторить через 3 дня10 карточек из таблицы: Миша спросит их снова, когда начнут забываться. Без регистрацииТекст со ссылкой на таблицу и 3 вопроса — для чата класса
Куда направлено магнитное поле тока: типичные случаи
Такого случая нет. Попробуйте: вверх, вправо, виток, катушка, два тока.
| Ток на рисунке | Где смотрим | Направление B⃗ |
|---|---|---|
| Прямой ток вверх | Справа от проводника | От нас (⊗) |
| Прямой ток вверх | Слева от проводника | К нам (⊙) |
| Прямой ток вправо | Над проводником | К нам (⊙) |
| Прямой ток вправо | Под проводником | От нас (⊗) |
| Виток, ток против часовой стрелки | В центре витка | К нам (⊙) |
| Виток, ток по часовой стрелке | В центре витка | От нас (⊗) |
| Катушка, ток в видимых витках против часовой стрелки | Торец, обращённый к нам | Линии выходят из торца: это северный полюс N |
| Два параллельных тока в одну сторону | Между проводниками | Поля токов направлены противоположно и частично гасят друг друга; проводники притягиваются |
Если ток направлен вниз или влево, все ответы меняются на противоположные.
Буравчик, правая и левая рука: когда какое правило
| Что нужно найти | Правило | Как держать |
|---|---|---|
| Линии поля прямого тока | Буравчик или правая рука | Обхватите проводник правой рукой, большой палец — по току: согнутые пальцы покажут линии B⃗ |
| Поле внутри катушки, её полюса | Буравчик или правая рука | Обхватите катушку правой рукой, четыре пальца — по току: большой палец покажет B⃗ внутри и северный полюс |
| Индукционный ток в движущемся проводнике | Правая рука | Линии B⃗ входят в ладонь, большой палец — по скорости проводника: четыре пальца покажут ток |
| Сила Ампера, сила Лоренца | Левая рука | Линии B⃗ входят в ладонь, четыре пальца — по току: большой палец покажет силу |
Формулы магнитного поля тока
| Что | Формула | Пояснение |
|---|---|---|
| Поле прямого тока | B = (μ_0 I)/(2πr) | r — расстояние до проводника, м; μ_0 = 4π · 10^(−7) Гн/м |
| Поле в центре витка | B = (μ_0 I)/(2R) | R — радиус витка, м |
| Поле внутри длинной катушки | B = (μ_0 NI)/l | N — число витков, l — длина катушки, м |
| Магнитный поток | Φ = BS cos α | α — угол между B⃗ и нормалью к контуру; единица — вебер, Вб |
| Принцип суперпозиции | B⃗ = B⃗_1 + B⃗_2 | поля нескольких токов складываются как векторы |
Первые три формулы в спецификации ЕГЭ не обязательны: на экзамене про поле тока спрашивают направление и качественные зависимости — поле сильнее при большем токе и ближе к проводнику.
Правило буравчика простыми словами
Представьте штопор, который вкручивают в пробку. Если штопор двигается туда, куда течёт ток, то ручка крутится так, как закручены линии магнитного поля вокруг провода. Это и есть правило буравчика.
Для витка и катушки меняются местами вращение и движение: крутим ручку так, как идёт ток по кругу, а куда поедет штопор — туда направлено поле внутри витка. Этот торец катушки и есть её северный полюс.
Примеры на правило буравчика
Пример 1. Провод вертикален, ток идёт вверх. Буравчик ввинчиваем вверх, ручка вращается против часовой стрелки, если смотреть сверху. Значит, справа от провода в плоскости рисунка линии уходят за рисунок (⊗), слева — выходят к нам (⊙).
Пример 2. Смотрим на ближний к нам торец катушки: ток в витках идёт против часовой стрелки. Вращаем ручку буравчика так же — он выкручивается на нас. Поле внутри направлено к нам, ближний торец — северный полюс, и стрелка компаса повернётся к нему южным концом.
Пример 3. Два параллельных провода с токами в одну сторону. Правило буравчика даёт поле первого провода в месте второго, правило левой руки — силу на второй провод. Она направлена к первому: токи одного направления притягиваются, противоположных — отталкиваются.
Какие ошибки делают в правиле буравчика?
- Путают прямой ток и виток: для прямого провода буравчик движется по току, для витка — по току вращают ручку.
- Берут левую руку для поля тока. Левая рука нужна только для силы Ампера и силы Лоренца.
- Не переводят направление вращения на рисунок: при токе от нас (⊗) линии идут по часовой стрелке, а не против.
- Считают, что линии поля прямого тока идут вдоль провода или от него. Это замкнутые окружности вокруг провода.
В каком классе проходят правило буравчика?
Магнитное поле прямого тока и катушки знакомят в 8 классе, а правило буравчика и правило правой руки для направления линий — в 9 классе. В 11 классе правило снова нужно: для силы Ампера между токами, для магнитного потока и явления электромагнитной индукции. На ЕГЭ его применяют в заданиях 12, 14, 15 и в качественной задаче 21.
Задача ЕГЭ по этой таблице
Задание 12 ЕГЭ по физике. ЭДС в движущемся стержне ℰ = Bvl, а куда пойдёт индукционный ток, подскажет правило правой руки из третьей таблицы.
-
Задание 12 ЕГЭ
Проводящий стержень длиной 40 см движется со скоростью 5 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,6 Тл. Стержень, направление его скорости и линии магнитной индукции попарно перпендикулярны. Определите ЭДС индукции на концах стержня. Ответ запишите в вольтах без единицы измерения.
Показать ответ
Задания не загрузились. Обновите страницу или откройте тренажёр.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Направление поля тока редко спрашивают отдельно: правило буравчика — первый шаг, после которого по правилу левой руки находят силу, а по правилу Ленца — индукционный ток. Такие цепочки есть в заданиях 12, 14, 15 и 21 ЕГЭ.
- Задание 12 ЕГЭ: магнитное поле и индукцияПоток, ЭДС индукции, сила Ампера — расчёт одной величины.
- Задание 14 ЕГЭ: электродинамика, верные утвержденияУтверждения о линиях магнитного поля тока и катушки.
- Задание 15 ЕГЭ: электродинамика, соответствиеКак изменятся поле и поток при изменении тока.
- Задание 21 ЕГЭ: качественная задачаПритяжение и отталкивание токов, поведение кольца у магнита.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
Что показывает правило буравчика?
Направление линий магнитной индукции вокруг прямого проводника с током, а для витка и катушки — направление поля внутри них и то, какой торец катушки станет северным полюсом.
Существует ли правило левого буравчика?
В школьной физике — нет. Буравчик в правиле всегда с правой резьбой, поэтому его ещё называют правилом правого винта. «Левым» ошибочно называют правило левой руки, которым находят силу Ампера и силу Лоренца.
Чем правило буравчика отличается от правила правой руки?
Для поля тока это одно и то же правило в двух формах: обхватить проводник правой рукой с большим пальцем по току — то же, что ввинтить буравчик по току. Но правилом правой руки называют и другое правило — для индукционного тока в движущемся проводнике.
Как с помощью правила буравчика найти полюса катушки?
Вращайте ручку буравчика по направлению тока в витках. Куда он поедет, туда направлено поле внутри катушки: из этого торца линии выходят, он северный. Противоположный торец — южный.
Источники
- Физика. 9 класс: учебник А. В. Перышкина, Е. М. Гутник (М.: Просвещение) — направление тока и направление линий его магнитного поля, правило буравчика, правило правой руки
- Физика. 11 класс: учебник Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, В. М. Чаругина (М.: Просвещение) — вектор магнитной индукции, линии магнитной индукции, правило буравчика
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по физике — магнитное поле тока; задания 12, 14, 15 и 21