Pravidlo levé a pravé ruky, Lenzův zákon.

[Brozicek]

Zdravím.
S vnukem jsem probíral "Pravidla levé a pravé ruky, Lenzův zákon".
Vždy jsem byl přesvědčen že této problematice rozumím, Levá ruka pro motory, Pravá ruka pro dynamo (dynamo toč pravicí). Lenzův zákon směr magnetického pole atd. Stejnosměrný motorek s pevnými magnety, tři cívky a komutátor, vznik protilektrického napětí které způsobí, že se otáčky motoru ustálí na pevné hodnotě (velmi stručně řečeno). Motorek se bude točit vlevo nebo vpravo podle směru proudu.
Podle přiloženého obrázku se vodič v magntickém poli bude pohybovat vlevo nebo vpravo podle směru proudu. Na obrázku je nakreslena levá ruka, která palcem určí směr pohybu vodiče.
Až potud vše jasné (křišťálové, že to křišťálovější nemůže být - Gros citát ).
Jenže vnuk mě zaskočil záludnou otázkou: "V motorku je přece cívka, není tam přímý vodič jako na obrázku". Tak jsme tam tu cívku černě dokreslili. Jen jeden závit. A byl jsem, však víte kde.
Když na cívku uplatním pravidlo levé ruky, tak strana cívky ve směru odcházejícího proudu se snaží pohybovat vlevo. Strana cívky ve směru přicházejícího proudu se snaží pohybovat vpravo.
Takže se tyto síly vzájemně odečtou a cívka zůstane v klidu. Motorek by se neměl točit.

Jak mám pro vnuka to pravidlo levé ruky na cívku motorku uplatnit. Samozřejmě cívka vytvoří magnetické pole působící proti poli magnetu, a tím se cívka od statoru odtlačuje. Jenže to už není plavidlo levé ruky.

Teoretici, zkuste mne nakopnout. Dík.

[DukeNuke]

Asi bude jednosušší když ta cívka bude mít těch závitů víc.
Pravidlo pravé ruky: prsty ukazují dohodnutý směr proudu a palec směr indukčních čar uvnitř cívky. Snad si pamatuju dobře, že palec ukazuje k severu.
A když teď tuto cívku vložíš mezi ty póly magnetu, tak se pootočí tak, že magnetický sever cívky bude přitažen k jižnímu pólu magnetu.
Tak jak to máš namalováno, tak se nejedná o cívku - cívka musí mít aspoň jeden závit. A ty máš půlzávit, proto je to nejasné. I tak by to ale šlo vyvodit - prsty ve směru proudu, takže palec mám nahoru, tudíž mám sever proti severu => jedním, či druhým směrem se cívka o půlotáčku otočí.
Obrázek napoví.

[Bernard]

Je to radost mít tak zvídavého vnuka!

Když je plocha závitu kolmo ke směru mag. toku, síly se vyruší a točivý moment je nulový. Jakmile se závit pootočí o 90°, je moment maximální.

[DukeNuke]

nedomnívám se, že bys měl pravdu. Otázka kolmosti nehraje roli.
Pokud je plocha závitu kolmo k siločárám mg. pole magnetu, pak jsou dvě možnosti dle toku proudu závitem - buď jsou siločáry závitu (cívky) ve stejném směru, jako siločáry magnetu - pak se nestane nic. Nebo jdou siločáry v opačném směru, v tom případě se závit otočí. Rozdíl je v tom, že když kolmé nebudou, otočí se vždy.

[Brozicek]

.... I tak by to ale šlo vyvodit - prsty ve směru proudu, takže palec mám nahoru, tudíž mám sever proti severu => jedním, či druhým směrem se cívka o půlotáčku otočí.....

Je to tak. Já jsem tento výklad naznačil v úvodním textu "Samozřejmě cívka vytvoří magnetické pole působící proti poli magnetu, a tím se cívka od statoru odtlačuje" - nebo naopak přitahuje. Jak sám píšeš, tento jev se popisuje pravidlem pravé ruky, nikoliv levé.
Pořád mne v hlavě pronásleduje myšlenka, že tehdy, téměř před 60 roky, jsme pravidlo pravé ruky používali pro generátor proudu (odtud pomůcka dynamo toč pravici), a znělo takto: "Pokud siločáry vstupuji do dlaně, a palec pravé ruky ukazuje směr pohybu vodiče, tak prsty ukážou směr proudu". Tuto formulaci nemohu nikde najít. Rád se nechám opravit.
Jinak k výkladu kolegy Bernard mám také výhradu. Cívka (půl závit) se neotáčí kolem osy jak Bernard doplnil do obrázku, ale pro motor rotuje kolem nějaké středové osy, takže jednou se pohybuje vlevo kolem severního pólu a v druhé polovině otáčky se pohybuje vpravo kolem jižního pólu.

To pravidlo levé ruky by se mohlo napasovat na nějaký lineární motor. Jen polovina cívky by byla mezi magnety v magnetickém toku a druhá vně. Magnety by mohly být v rovné dráze nebo uspořádány do kruhu. Závity cívky mezi magnety by se pohybovaly ve směru palce. S pohybem by se v závitech současně indukovalo napětí Ui působící proti směru napájecího napětí Un. Rychlost pohybu cívky by se ustálila v okamžiku, až Ui by bylo blízké Un a proud by klesl na hodnotu jen překonávající odpor pohybu. Tak to plati i u otáček motoru, které se také ustálí na nějaké cílové hodnotě.

Myslím, že nyní vnukovi dokážu vysvětlit nějak srozumitelně jak to vše funguje. Kluci si mají připravit na dané téma nějakou prezentaci, kterou pak přednesou "na známky" ve vyučování. Učitelé studenty nějak neprocvičují. Najděte si vše na internetu. To za mých mladých let nebylo. Chtěl bych, aby vnuk tomu rozuměl, a nenašprtal se to jako nějaký dějepis.

[samec]

Ak ti nestačí pravidlo jedenej pravej ruky, tak ti nepomôže ani pravidlo pravého ucha a ľavej nohy. Pravidlo ruky je potrebné len jedno a to pravej. Definuje postupnosť matemaatickej rotácie vektorov. Všetko ostatné si už odvodiš. Každé ďalšie pravidlo iného údu je nadbytočné a vnáša do toho len chaos.

[Brozicek]

Jen doplním:
Ta moje definice pravidla pravé ruky pasuje přesně na ten původní obrázek s jedním vodičem. Levá ruka ukazuje směr pohybu, jak je to psáno. Z vodiče se však pohybem stane současně generátor. Pokud nyní dám do magnetického toku pravou ruku siločárami do dlaně tak, aby palec ukazoval směr pohybu, tak prsty ukážou směr indukovaného proudu. Je zřejmé, že tím se snižuje proud vodiče a síla, která ho tlačila v čase To se se v čase Tx sníží na hodnotu jen k udržení dosažené rychlost (otáček).

PS: Pro Samce - jazyku tvého kmene nerozumím, náčelníku.

[asdf]

Já souhlasím s Bernardem.

[DukeNuke]

On je rozdíl vodič v magnetickém poli a cívka v magnetickém poli. Pohyb toho vodiče je jasný. Ale cívka se neposune lineárně, ale má snahu se otočit. Proto jsem použil ten obrázek cívky, pak to člověku doklapne.
Kdybys měl jen ty dva vodiče bez závitu, pak by to bylo jak jsi uvažoval - proud tam a proud zpět je stejný, takže k (lineárnímu) pohybu nedojde, zatímco samotný vodič má snahu "utíkat".

[DukeNuke]

Já souhlasím s Bernardem.

Já ne. Můžeš si to klidně vyzkoušet s magnety - pokud budeš mít dva silné magnety a mezi póly dáš slabší orientovaný S-S a J-J, pak ten slabší bude mít snahu se otočit. A až to udělá, tak se ještě silou připlácne na nejbližší pól. Pokud ho dáš na osičku, aby tohle nemohl udělat bude se chovat přesně tak jak jsem popsal - jestliže bude pólován S-S a J-J, otočí se. při pólování S-J a S-J zůstane v této poloze a kdykoli s ním pohneš, do této polohy se vrátí.

[Yarda1]

Vzpomněl jsem si na pravidlo pravé ruky co definoval jeden můj kamarád:

Položíme-li pravou ruku na vodič s proudem aby prsty ukazovaly směr proudu a palec ukazoval směr výchylky magnetky, dostaneme ránu.

[asdf]

Já souhlasím s Bernardem.

Já ne....

A s tebou souhlasím taky. Ten magnet se skutečně otočí, jak píšeš. A stejně se zachová i ten jeden závit vpravo na tom obrázku s tím vodičem. Stačí, aby se malinko pootočil a začne na něj působit ten moment, jak psal Bernard. A otočí se úplně.