右手在電磁學中的妙用

1、在電磁學中右手的妙用 山西省原平市段家堡中學 丁玉田 郄補蓮 摘要：右手要電磁學的妙用，對認識和學習電磁理論非常重要， 將左右手定那么轉(zhuǎn)換成判定的方法， 在解決一些綜合性電磁現(xiàn)象問 題尤為方便。關鍵詞：右手定律 電磁學 工作原理人類的雙手是勞動與智慧的結(jié)晶，而右手的用途更廣，在電 磁學中用右手可以判定：電流的磁場，磁場對電流的作用，電磁 感應，磁場對運動電荷或粒子的作用，楞次定律的應用。對 電磁理論的認識與掌握需通過實驗、觀察，將識圖、繪圖、空間 想象融為一體， 從而揭示電與磁的微觀聯(lián)系， 定性地研究電流運 動電荷、磁場、導體運動間的相互關系。從理論上讓學生了解 自控電路、 電動機、 發(fā)電機的

2、工作原理。 體會磁場知識的重要性。下面分三局部，綜合介紹用右手判定某些電磁現(xiàn)象的定那么、 判定方法，以及對左、右手判定方法的改良、完善與嘗試。一、安培定那么也稱右手螺旋定那么 直線電流周圍磁力線方向跟電流方向之間的關系用安培定 那么一來判定。安培定那么一 ：用右手握住導線讓大拇指所指的方向跟電 流的方向一致， 那么彎曲的四指所指的方向就是磁力線的環(huán)繞方 向。使用安培定那么一 ：首先確定電流方向，其次運用圖一所示判定方法確定磁力線環(huán)繞方向， 最后用虛線畫出磁力線并標有 刖頭。如圖一所示:圖一圖二這一定那么的理解與掌握對于識圖能力和空間想象能力薄弱 的學生，有一定的困難。因此，在教學中，借助輔助教

3、具幫助學 生理解安培定那么一創(chuàng)造條件。例如：可以剪一大小適當?shù)膱A 硬紙板，中心開一個直徑略小于鉛筆直徑的小孔，在紙片正面以孔心為圓心，用虛線畫出同心圓，圓弧線上標以逆時針方向的箭 頭，將鉛筆從反面插入如圖二所示，這時鉛筆尖的指向和電 流方向相同，圓紙上磁力線方向就表示通電直導線周圍的磁場方 向。讓學生跟著做圖二的模具，邊制作邊繪圖培養(yǎng)學生的識圖、 繪圖、空間想象的能力。直線電流磁場的磁力線的三種表示法：如圖二所示:K X-2 -圖三再如，為了幫助學生了解螺線管的兩種不同繞法的表示。事 先告訴給學生自備一根線在鉛筆上 或?qū)⒕毩暠揪沓蓤A柱形 練 習繞線，并畫出相應的前繞與后繞圖形。 螺線管繞法不同

4、與電源正負極接法不同，在螺線管的圖形上標明電流方向如圖四D0通電螺線管兩端的磁極性質(zhì)N、S極跟電流方向間的關 系用安培定那么二：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，那么，大拇指所指的那端就是通電螺線管的北極N極，另一端為南極S極。如圖五示:判定螺線管通電的 N、S極：首先確定螺線管的電流方向，其次用圖五方法判定 N、S極，最后標出N、S極。螺線管磁力線與條形磁鐵的周圍的磁圖五力線相似。如圖六所示:例如：判斷如圖通電螺線管的 N、S極，電流方向和電源的安培定那么二在楞次定律中的應用楞次定律：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場 總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。當磁鐵

5、移近或插入線圈時，線圈中感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反。阻礙磁通量的增加，相鄰磁極同性。如圖七：甲、乙當磁鐵離開線圈或從線圈中拔出時，線圈中感應電流的磁場 方向跟磁鐵的磁場方向相同。阻礙磁通量減少，相鄰磁極異性。如圖七：丙、丁說明：虛線標磁鐵磁力線，實線表示感應電流磁力線方向。楞次定律的應用：首先由楞次定律確定了線圈的N、S極,再用安培定那么二判定線圈中感應電流的方向。二、右手定那么改變?yōu)椤坝沂謩印⒋?、電法那么物理學中：右手定那么可看作是楞次定律的特殊情況，那么，在什么情況下用右手定那么來確定感應電流的方向比擬簡便呢？電磁感應：閉合電路的一局部導體在磁場中做切割磁力線運動時，導體中就會

6、產(chǎn)生感生電流。假設導體不是閉合的，即使做切割磁力線運動，也不會產(chǎn)生感 生電流，只是在導體兩端產(chǎn)生感生電壓。閉合電路中感生電流方向、導體運動方向、磁力線方向間關 系用右手定那么判定： 伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直并且都跟手掌在一一 個平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁力線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運動方向，那么其余四指所指的方 向就是感生電流方向。如圖八所示：右手定那么，從本質(zhì)上講運動是原因， 通 過磁場的作用，產(chǎn)生感生電流是結(jié)果。故更 能反映其本質(zhì)特征，簡稱為：右手動、磁、 電法那么：伸出右手，讓大拇指、食指、中指兩兩相互垂直呈二維坐標形。 讓大拇指指向?qū)w運動方向， 食指指向 磁場方向

7、，那么，中指所指的方向即為產(chǎn)生感生電流的方向。女口圖九所示:z三閥右手定那么改變?yōu)椋河沂帧皠哟烹姺敲?，它更形象地反映?電磁現(xiàn)象的本質(zhì)特征，從定那么本質(zhì)科學地映現(xiàn)了發(fā)電機是把機械 能轉(zhuǎn)化為電能的機器。發(fā)電機是電磁感應現(xiàn)象的重要應用之一。三、左手定那么改為：右手“電磁動法那么磁場對電流的作用。通電導體的受力方向、磁場方向、電流 方向間的關系用左手定那么判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直并且都跟手掌在同平面內(nèi)，把左手放入磁場中，讓磁力線垂直穿入手心，并四指 指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就 是通電導體在磁場中的受力方向。如圖十 所示運用左、右手定那么時，教科書上都得據(jù)因果關系，然后

8、選扌圖十 左手、右手確定判定法那么，這種較繁雜的選擇對以后的學習可能 會造成不必要的麻煩，導致錯誤結(jié)果。左手定那么變?yōu)橛沂帧半姶艅臃敲?伸開右手，使大拇指、食指、中指兩兩相互垂直，讓大拇指 指向?qū)w的電流方向原因食指指向磁場方向，那么中指所指 的方向?qū)w的運動方向結(jié)果。如圖ii所示:1圖十一利用右手拇指、食指、中指構(gòu)成的二維坐標系的判定方法: 大拇指始終是指原因的，食指指向磁場方向，中指所指方向始終 是結(jié)果。因此，我們只要根據(jù)條件分清因果關系將左、右手 定那么合二為一，省時省事，事半功倍。這種方法也可以判定磁場 對運動電荷粒子的作用教科書上用左手定那么判定根據(jù)規(guī)定：正電荷定向移動的方向為電流

9、方向，運動電荷是負電荷為帶負電的粒子，粒子運動方向與電流方向相反。 即是正 電荷運動方向為電流方向，負電荷運動方向與電流方向相反。應用右手“電磁動法那么:伸開右手，使大拇指、食指、中指兩兩相互垂直，讓大拇指 指向電流方向，食指指向磁場方向，那么中指所指的方向即為洛倫茲力的方向運動方向。X X 心X例1:試判斷如圖帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的方向* 來 X 冥例2如圖，判斷出通電導體在磁場中的受力方向。1 z 1L.t z i分析i T丄卄原因：電流'5|d丨結(jié)果：受力方向*運動方向r*用右手電磁動法-d 一 二kAiatehrf HL -©Attv *r 貝h 即左手定那么

10、例3:如圖是閉合電路局部導體 AB要磁場中做切割磁力線分析原因：運動結(jié)果：電流，用右手動磁電法那么即右手定那么例4如圖：在平行的金屬導軌上放有兩根互相平等且可以自 由滑動的導體ab和cd，它們放在勻強磁場中，磁場方向如圖示。 當導體ab向右運動時，導體cd將向那個方向運動？如果不要求 判定導體cd中感應電流的方向，你能不能直接運用楞次定律判XXX罠XXMXXXXXX1d114 n亠fLi(Xb* 11*K -貳X«XC1定導體cd的運動方向?A解答導體ab在勻強磁場中作切 割磁力線運動產(chǎn)生感生電流。用右手動磁電法那么右手定那么。導體ab電 流方向由b a, abed構(gòu)成閉合回路， cd中電流方向由c到d c d,導體 cd的運動方向確定用右手電磁動法 那么，即左手定那么判定，導體 cd運 動方向向右。楞次定律判定：因為 ab向右運動，由abcd構(gòu)成回路，磁通 量增加，cd阻礙磁通量的變化，所以abc