قانون دست چپ و راست فلمینگ چیست؟

هر گاه رسانای حامل جریان تحت میدان مغناطیسی قرار گیرد، نیرویی بر رسانا وارد خواهد شد. جهت این نیرو را می توان با استفاده از قانون دست چپ فلمینگ پیدا کرد.

به طور مشابه، اگر رسانا به شدت تحت یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، جریان القایی در آن رسانا وجود خواهد داشت. جهت این نیرو را می توان با استفاده از قانون دست راست فلمینگ پیدا کرد. در هر دو قانون دست چپ و راست فلمینگ، رابطه ای بین میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی و نیرو وجود دارد. این رابطه به ترتیب توسط قانون دست چپ فلمینگ و قانون دست راست فلمینگ به صورت جهت تعیین می شود. این قوانین مقدار را تعیین نمی کنند، بلکه جهت هر یک از سه پارامتر (میدان مغناطیسی، جریان، نیرو) را هنگامی که جهت دو پارامتر دیگر مشخص است، نشان می دهند.

قانون دست چپ فلمینگ برای موتور های الکتریکی و قانون دست راست فلمینگ برای ژنراتور های الکتریکی استفاده می شود.

قانون دست چپ فلمینگ

هر گاه یک رسانا حامل جریان در داخل یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، نیرویی در جهت عمود بر هر دو جهت جریان و میدان مغناطیسی بر رسانا وارد می‌ شود.

در شکل زیر، بخشی از یک هادی به طول “L” به صورت عمودی در میدان مغناطیسی افقی یکنواخت با قدرت “H” قرار گرفته است که توسط دو قطب مغناطیسی N و S ایجاد می شود. اگر جریان “I” از این رسانا عبور کند، مقدار نیروی وارد بر رسانا برابر است با:

دست چپ خود را با انگشت اشاره، انگشت میانی و شست در زاویه مناسب نسبت به یکدیگر بگیرید. اگر انگشت اشاره نشان دهنده جهت میدان و انگشت میانی نشان دهنده جهت جریان باشد، انگشت شست جهت نیرو را نشان می دهد. هنگامی که جریان از یک رسانا عبور می کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن القا می شود. میدان مغناطیسی را می توان با در نظر گرفتن تعداد خطوط مغناطیسی بسته در اطراف رسانا تصور کرد. جهت خطوط مغناطیسی را می توان با استفاده از قانون دست راست تعیین کرد.

طبق این قوانین، جهت خطوط مغناطیسی (یا خطوط شار) به سمت داخل یا به سمت خارج‌‌ است.

حال اگر یک میدان مغناطیسی افقی از بیرون به رسانا اعمال شود، این دو میدان مغناطیسی یعنی میدان مغناطیسی در اطراف هادی به دلیل جریان عبوری از آن و میدان اعمال شده خارجی با یکدیگر واکنش نشان خواهند داد.

در تصویر مشاهده می کنیم که خطوط مغناطیسی نیروی میدان مغناطیسی خارجی از قطب N تا S یعنی از چپ به راست است.

خطوط مغناطیسی میدان خارجی و خطوط مغناطیسی ناشی از جریان در رسانا در بالای رسانا هم جهت اند و در زیر رسانا در جهت مخالف قرار دارند. از این رو تعداد خطوط مغناطیسی هم جهت در بالای رسانا بیشتر از خطوط مغناطیسی در زیر رسانا خواهد بود. در نتیجه، خطوط مغناطیسی بیشتری در بالای رسانا وجود خواهد داشت. از آنجایی که خطوط مغناطیسی دیگر خطوط مستقیم نیستند، مانند نوار های کششی خواهند بود.

در نتیجه، نیرویی وجود خواهد داشت که تمایل دارد رسانا را از میدان مغناطیسی متمرکز خود به سمت پایین حرکت دهد.

حال اگر جهت جریان، نیرو و میدان مغناطیسی را از توضیحات بالا مشخص کنید، متوجه می شوید که جهت ها مطابق قانون دست چپ فلمینگ است.

قانون دست راست فلمینگ

طبق قانون القای الکترومغناطیس فارادی، هرگاه رسانا در داخل میدان مغناطیسی حرکت کند، جریان القایی در آن وجود خواهد داشت. اگر این رسانا به شدت در داخل میدان مغناطیسی جابجا شود، بین جهت نیروی اعمالی، میدان مغناطیسی و جریان رابطه وجود خواهد داشت.

این رابطه بین این سه جهت توسط قانون دست راست فلمینگ تعیین می شود.

این قانون می گوید: «دست راست را با انگشت اشاره، انگشت میانی و شست در زاویه مناسب نسبت به یکدیگر نگه دارید. اگر انگشت اشاره نشان دهنده جهت میدان باشد و انگشت شست در جهت حرکت یا نیروی اعمالی باشد، بنابراین انگشت میانی جهت جریان القایی را نشان می دهد.

چه کسی قوانین دست چپ و راست را اختراع کرد؟

قوانین دست  چپ و راست توسط جان آمبروز فلمینگ در اواخر قرن نوزدهم بیان شد.

جان هر دوی این قوانین را کشف کرد و آن ها را به نام خود نامگذاری کرد. این قوانین اکنون به عنوان قانون دست چپ و راست فلمینگ شناخته می شوند.