靈活運(yùn)用右手和左手判斷電磁學(xué)中的物理量方向

楊光元

摘 要：本文主要以如何運(yùn)用“安培定則”“右手定則”和“左手定則”解決高中物理電磁學(xué)問題為重點(diǎn)，闡述三個(gè)定則的區(qū)別和應(yīng)用，從運(yùn)用“安培定則”判斷電流方向和磁場方向的關(guān)系、運(yùn)用“右手定則”判斷磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和感應(yīng)電流方向的關(guān)系、運(yùn)用“左手定則”判斷通電導(dǎo)體和運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中的受力方向等幾個(gè)方面進(jìn)行深入探索與研究，目的在于在教學(xué)中靈活運(yùn)用三個(gè)定則解決高中物理電磁學(xué)問題。

關(guān)鍵詞：安培定則；右手定則；左手定則；高中；物理知識(shí)；電磁學(xué)問題

在高中物理電磁學(xué)中，常運(yùn)用“安培定則”“右手定則”和“左手定則”判斷電磁學(xué)中的一些物理量的方向，許多學(xué)生常常對(duì)三個(gè)定則混淆不清，不能正確運(yùn)用。如何避免在學(xué)習(xí)三個(gè)定則的過程中出現(xiàn)知識(shí)混亂現(xiàn)象，讓學(xué)生能夠正確理解應(yīng)用三個(gè)定則解決高中電磁學(xué)問題，是需要著手解決的問題。

一、“安培定則”和“右手定則”以及“左手定則”的區(qū)別

“安培定則”也叫右手螺旋定則，是用來判斷通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向，對(duì)環(huán)形導(dǎo)線的判斷方法是將右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向，而對(duì)直導(dǎo)線的判斷方法是右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指方向與電流方向一致，則彎曲四指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向；“右手定則”是用來判斷導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向，方法是將右手手掌伸平，使大拇指與其余并攏的四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從手心穿入，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向；“左手定則”是判斷通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向，方法是將左手手掌伸平，四指并攏，使大拇指與四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四個(gè)手指指向電流方向，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向。教學(xué)過程中，要注意引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別三個(gè)定則，理解清楚判斷什么方向要用什么定則，避免混淆不清。

二、“三個(gè)定則”在高中物理電磁學(xué)問題中的靈活運(yùn)用

1.運(yùn)用“安培定則”判斷電流方向和磁場方向的關(guān)系

安培定則也叫右手螺旋定則，是右手的四個(gè)手指是彎曲的，呈螺旋形狀。仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，大拇指所指方向和其余四個(gè)手指彎曲的方向所代表的方向不是固定的，而是靈活變化的：在判斷通電直電線的電流方向和磁感線方向的關(guān)系時(shí)，大拇指方向代表的是電流方向，其余四個(gè)手指的方向代表的是磁感線方向；而在判斷通電環(huán)形導(dǎo)線的電流方向和磁感線方向的關(guān)系時(shí)，大拇指和其余四指所代表的方向恰好相反，大拇指方向代表的是磁場方向，其余四個(gè)手指的彎曲方向代表的是電流方向。也就是說，大拇指和其余四指所指方向中，如果某一個(gè)指的是電流方向，則另一個(gè)指的就是磁場方向，學(xué)生沒必要死記硬背，在運(yùn)用時(shí)要靈活。例如，在已知通電直導(dǎo)線的磁場方向時(shí)，我們只要將彎曲的四指沿磁感線方向握住導(dǎo)線，就能根據(jù)大拇指所指方向判斷直導(dǎo)線中的電流方向；又例如，已知環(huán)形電線北極方向，我們只要將大拇指向環(huán)形導(dǎo)線的北極方向，則四指彎曲的方向就是電流方向。

2.運(yùn)用“右手定則”判斷磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和感應(yīng)電流方向的關(guān)系

在電磁感應(yīng)問題中，關(guān)于感應(yīng)電流方向的判斷，我們大多數(shù)時(shí)候運(yùn)用的是“楞次定律”，認(rèn)真理解楞次定律中“阻礙”的含義，應(yīng)用“增反減同”“增縮減擴(kuò)”“增離減靠”“來拒去留”的原則，結(jié)合“安培定則”就可以判斷感應(yīng)電流的方向。但對(duì)于切割磁感線運(yùn)動(dòng)問題，我們應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流方向更為直接，而且我們還可以根據(jù)已知的感應(yīng)電流方向倒過來判斷導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向。在運(yùn)動(dòng)“右手定則”時(shí)，要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)，如果磁感線不能垂直穿過手心，則可以讓磁感線斜著穿入手心也可，只是在計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小時(shí)，應(yīng)該用垂直分量和有效切割長度進(jìn)行計(jì)算。

3.運(yùn)用“左手定則”判斷通電導(dǎo)體和運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中的受力方向

在運(yùn)用“左手定則”時(shí)，同樣會(huì)遇到磁場方向和導(dǎo)體中電流方向不垂直的問題，我們?cè)诮虒W(xué)中同樣要告訴學(xué)生，讓磁感線斜著穿過手心判斷導(dǎo)體受到的安培力方向，在計(jì)算安培力的大小時(shí)用垂直分量計(jì)算。另外，我們還可以運(yùn)動(dòng)“左手定則”判斷運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的洛倫茲力方向，方法是將正電荷的運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向作為電流方向，應(yīng)用“左手定則”判斷運(yùn)動(dòng)電荷所受到的洛倫茲力方向。在解決具體問題時(shí)，如果已知了運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力方向，也要學(xué)會(huì)倒過來判斷運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向。

教師在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“安培定則”“右手定則”和“左手定則”解決高中物理電磁學(xué)問題時(shí)，要讓學(xué)生注意區(qū)別的三個(gè)定則，加深理解，不能混淆，并掌握運(yùn)用定則的基本方法，提升課堂教學(xué)效率和質(zhì)量。教師要通過學(xué)習(xí)和研究，不斷提升教學(xué)的實(shí)效性。

參考文獻(xiàn)：

王乃玉.活用“右手定則”解決高中物理電磁學(xué)問題[J].中華少年，2016（17）.

編輯 原琳娜