Drei-Finger-Regel
Die Drei-Finger-Regel, im physikalischen Zusammenhang auch UVW-Regel, IBF- bzw. FBI-Regel genannt, ist eine Merkregel zur anschaulichen Bestimmung der Orientierung dreier mathematisch oder physikalisch zusammenhängender Vektoren eines dreidimensionalen Koordinatensystems, für gewöhnlich eines rechtshändigen oder Rechtssystems, weshalb sie häufig auch einfach nur als Rechte-Hand-Regel bezeichnet wird. Letzteres ist allerdings auch ein Synonym für die Rechte-Faust- bzw. Korkenzieherregel.
Zu berücksichtigen ist außerdem, dass Drei-Finger-Regeln bei Spiegelung des Koordinatensystems (d. h. Vorzeichenumkehr aller drei Koordinatenachsen) ihre Gültigkeit beibehalten, mithin zu jeder „Rechte-Hand-Regel“ eine komplementäre „Linke-Hand-Regel“ (s. u.) formuliert werden kann, bei der zwei der drei Vektoren ihre Orientierung beibehalten.
Geometrie
Die Orientierung des Vektors, der sich aus dem Kreuzprodukt
Dies kann auch für die Orientierung von orthogonalen Koordinatensystemen verwendet werden.
Elektrotechnik
Vorgehensweise
- ausgestreckter rechter Daumen zeigt in Stromrichtung (technische Stromrichtung).
- ausgestreckter rechter Zeigefinger zeigt die Richtung der Magnetfeldlinien.
- rechter Mittelfinger (90° zum Zeigefinger) zeigt in Wirkungsrichtung der Lorentzkraft.
Für die Lorentzkraft
Der Daumen zeigt in Richtung der Ursache, also in die technische Stromrichtung
Der Zeigefinger zeigt senkrecht zum Daumen in Richtung der magnetischen Feldlinien, also der Vermittlung (auch Verknüpfung), also dem Magnetfeld
Der Mittelfinger zeigt senkrecht zu Daumen und Zeigefinger in Richtung der Wirkung, der Lorentzkraft
Daher stammt auch der Name UVW- bzw. FBI-Regel (Beachte die unterschiedliche Reihenfolge der Finger, vgl. Bild oben).
Alternativ zur Drei-Finger-Regel kann auch die Rechte-Faust-Regel zur Richtungsbestimmung der Lorentzkraft verwendet werden.
Des Weiteren findet sich in neueren Physikbüchern zunehmend die direkt auf der Bewegungsrichtung der Elektronen fußende "Linke-Hand-Regel" bzw. "Linke-Faust-Regel" [1]: Wie die nebenstehende Abbildung zeigt, funktionieren diese Regeln analog den Regeln der rechten Hand, nun allerdings nicht mehr auf Grundlage der konventionellen bzw. „technischen“ Stromrichtung, sondern der der Elektronen, was insbesondere dann von Nutzen ist, wenn man die Bewegung negativ geladener Teilchen wie Leitungselektronen, Kathodenstrahlen etc. untersucht, da man in diesem Fall auf eine gedankliche Richtungsumkehr der Ladungsträgerbewegung und rechnerisch auf die Negation (der Ladung
Merkregel
Für Schüler und andere, die sich das "UVW" nie richtig merken können, existieren zwei einfache Merkregeln.
- „Ich bin Franz“:
Die Anfangsbuchstaben lauten IBF. Der Daumen steht dabei für den Strom I und zeigt die elektrische Flussrichtung an. Der Zeigefinger stellt das Magnetfeld B dar und weist in die magnetische Flussrichtung. Der Mittelfinger zeigt die Kraft F, die auf den Leiter wirkt. - Das amerikanische FBI:
Diese Regel geht von der gegenläufigen Reihenfolge der 1. Regel und der eigentlichen UVW-Regel aus. Vorausgesetzt der Mittelfinger zeigt in die Richtung der Kraft F, dann stellt der Zeigefinger das Magnetfeld B und somit die magnetische Flussrichtung dar wohingegen der Daumen für den Strom I steht und in die elektrische Flussrichtung zeigt.
Weblinks
Quellen
- ↑ Dorn-Bader: Physik in einem Band, Schrödel, 2006, ISBN 3-507-86266-2, S291