قانون دست راست در فیزیک — به زبان ساده

در راستای ارائه مفاهیم پایه‌ای الکتریسیته، میدان‌ مغناطیسی و الکتریکی توضیح داده شدند. همان‌طور که در مطالب مذکور نیز عنوان شد، اگر به هر نحوی، بار‌های الکتریکی در میدان مغناطیسی حرکت کنند، به آن‌ها نیرویی از طرف میدان مغناطیسی وارد خواهد شد. جهت این نیرو با استفاده از روشی انتزاعی تحت عنوان «قانون دست راست» (Right Hand Rule) تعیین می‌شود. در این مطلب این قانون را به تفصیل توضیح خواهیم داد.

قانون دست راست

در بیشتر مفاهیم مرتبط با الکتریسیته، کمیت‌هایی برداری همچون میدان مغناطیسی یا نیرو وجود دارند که جهت آن‌ها را می‌توان با استفاده از قانون دست راست تعیین کرد. جهت به کار‌گیری قانون دست راست، در ابتدا انگشت شست و اشاره را به صورت L درآورید. حال مطابق با شکل زیر انگشت وسط را به شکل عمود به دو انگشت اول قرار دهید.

در این صورت انگشت شستتان نشان دهنده جهت کمیتی است که به دنبال آن هستید. معمولا از قانون دست راست به منظور تعیین جهت میدان مغناطیسی و نیروی وارد به بار متحرک در میدان مغناطیسی، استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که با پیاده سازی همین روش روی دست چپ، جهتی عکس جهت واقعی را بدست خواهید آورد.

بار متحرک

زمانی که باری الکتریکی به صورت ثابت در میدان مغناطیسی قرار گیرد، نیرویی را روی خودش احساس نخواهد کرد. اما به محض به حرکت در آمدن آن، میدان مغناطیسی در جهت عمود به حرکتش به آن نیرویی وارد خواهد کرد. فرض کنید جهت میدان مغناطیسی و جهت حرکت ذره‌ای باردار، مطابق با شکل زیر باشد.

برای تعیین جهت نیروی وارد به بار، در ابتدا انگشت اشاره را در جهت حرکت بار الکتریکی قرار دهید. در مرحله بعد کف دست را در جهت میدان مغناطیسی قرار دهید. در این صورت انگشت وسط نیز در جهت میدان مغناطیسی قرار خواهد گرفت. در این شرایط شستتان، جهت نیروی مغناطیسی وارد به ذره را نشان می‌دهد.

جریان الکتریکی در سیم

جریان الکتریکی در حقیقت برابر با حرکت مجموعه‌ای از ذرات الکتریکی باردار است. بنابراین اگر به یک ذره باردار نیرو وارد شود، به جریان الکتریکی متحرک در یک رسانا نیز نیرو وارد خواهد شد. البته سیم مذکور بایستی در میدان مغناطیسی نیز قرار گرفته باشد. شکل زیر سیمی را نشان می‌دهد که در میدانی مغناطیسی قرار گرفته است.

در تصویر فوق جهت حرکت ذرات و جهت میدان مغناطیسی به ترتیب با بردار‌های سبز و صورتی رنگ نشان داده شده. می‌بینید که اگر از قانون دست راست استفاده کنید، جهت نیروی وارد شده به سیم، در جهت بردار زرد رنگ بدست خواهد آمد.

میدان مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی

بار‌های الکتریکی نه تنها از میدان‌ مغناطیسی تاثیر می‌پذیرند بلکه می‌توانند آن‌ را تولید نیز کنند. البته در مطلب میدان مغناطیسی ناشی از سیم حامل جریان فرمول‌های مربوط به نحوه ایجاد میدان مغناطیسی ارائه شده است.

جهت میدان مغناطیسی با استفاده از قانون دست راست دوم بدست می‌آید. در این روش انگشت شست در جهت جریان الکتریکی قرار گرفته و جهت بسته شدن دست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد. در شکل زیر نحوه تعیین جهت میدان مغناطیسی در نتیجه حضور جریان الکتریکی نشان داده شده است.

فیلم آموزش فیزیک – پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

همان‌طور که در شکل بالا نیز نشان داده شده، میدان مغناطیسی ناشی شده از سیم حامل جریان، به صورت حلقه‌هایی اطراف سیم هستند. توجه داشته باشید که همین قانون را می‌توان به شکلی معکوس نیز پیاده کرد. در واقع اگر انگشتانتان را در جهت میدان مغناطیسی جمع کنید، جهت شست، نشان دهنده، جهت جریان الکتریکی است.

حال شرایطی را تصور کنید که در آن جریان الکتریکی به صورتی حلقوی باشد. جالب است بدانید که در این حالت نیز اگر انگشتانتان را در راستای جریان جمع کنید، جهت شستتان نشان دهنده میدان مغناطیسی است. شکل زیر جریانی را در سیملوله نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی آن‌ نیز به سمت بالا است.

جالب است بدانید که در MRI نیز جریانی الکتریکی ایجاد شده و در نتیجه آن، بیمار در معرض میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد. در شکل زیر جهت جریان الکتریکی و جهت میدان مغناطیسی ناشی از آن، نشان داده شده است.

در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه ریاضی و فیزیک،‌ آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های فیزیک
• مجموعه آموزش‌های دروس دبیرستان و پیش دانشگاهی
• میدان مغناطیسی -- به زبان ساده
• میدان مغناطیسی جریان — از صفر تا صد
• میدان مغناطیسی — به زبان ساده