Що таке правило буравчика?

Тому, хто вибрав електротехніку в якості своєї основної професії, дуже добре відомі деякі основні властивості електричного струму і супутніх йому магнітних полів. Одне з найважливіших з них - це правило буравчика. З одного боку досить складно назвати дане правило законом. Більш правильно говорити, що йдеться про один з фундаментальних властивостей електромагнетизму.

Що ж таке правило буравчика? Визначення хоча й існує, але для більш повного розуміння варто згадати основи електрики. Як відомо ще з шкільного курсу фізики, електричний струм є рухом елементарних часток, що несуть електричний заряд з якого-небудь проводящему матеріалу. Зазвичай воно зіставляється з міжатомних переміщенням валентних електронів, які завдяки зовнішньому впливу (наприклад, магнітного імпульсу) отримують порцію енергії, достатню для покидання своєї усталеної 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 спрямований рух елементарних частинок. При цьому ще в 19 столітті було відмічено, що навколо такого провідника виникає магнітне поле, яке обертається в тому чи іншому напрямку. Правило гвинта якраз і дозволяє визначити напрямок обертання. Просторова конфігурація поля являє собою своєрідну трубку, в центрі якої розташовується провідник. Здавалося б: яка різниця, як поводиться це генерується магнітне поле! Однак ще Ампер звернув увагу, що два провідники зі струмом впливають один на одного своїми магнітними полями, відштовхуючись або притягуючись один до одного, в залежності від напрямку обертання їх полів. Надалі на підставі ряду проведених експериментів Ампер сформулював і обґрунтував свій закон взаємодії (до речі, він лежить в основі роботи електродвигунів). Очевидно, що не знаючи правило буравчика, зрозуміти процеси, що відбуваються вельми скрутно.

У нашому прикладі напрямок струму відомо - від «+» до «-». Знання напрямки дозволяє легко використовувати правило буравчика. Подумки починаємо вкручувати свердлик зі стандартною правої різьбленням в провідник (уздовж його) так, щоб получающееся поступальний рух було співвісно з напрямком протікання струму. У цьому випадку обертання рукоятки буде збігатися з обертанням магнітного поля. Можна скористатися іншим прикладом: укручуємо звичайним гвинт (болт, шуруп).

Зазначене правило може бути використано трохи інакше (хоча основний зміст той же): якщо подумки обхопити правою рукою провідник зі струмом так, щоб чотири зігнутих пальця вказували на напрямок, в якому обертається полі, тоді відігнутий великий палець буде вказувати напрям струму, що протікає через провідник . Відповідно, вірно і зворотне: знаючи напрямок струму, «обхопивши» провід, можна дізнатися напрям 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 буравчика дозволяє сформулювати наслідок: 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.