探讨电磁学中左右手规律之间的联系与区别.docVIP

探讨电磁学中左右手规律之间的联系与区别 　　学生在应用安培定则（右手螺旋定则）；右手定则；左手定则解决问题时，往往由于规律较多，不易记忆，容易出现差错.本文将对这几种规律的原理作简要阐述，弄清谁因谁果，分析他们之间的联系与区别.感受左右手规律在物理学中的神奇妙用！ 　　一、三种定则研究的问题及基本操作方法 　　1.安培定则（右手螺旋定则） 　　在奥斯特的电流磁效应发现后不久，安培进行了大量实验，总结出了判断电流周围磁场方向的安培定则（右手螺旋定则），分为两类： 　　① 通电直导线周围磁场（如图1）：右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁场的环绕方向. 　　图1 直线电流安培定则 图2 螺线管安培定则 　　② 通电螺线管周围磁场（如图2）：右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指的指向即为通电螺线管内部的磁场方向. 　　两类情况的判断方法一样，都是右手螺旋，四指方向和大拇指方向指的是电流和磁场的方向，只是两种情况四指方向和大拇指方向换位了. 　　2.右手定则 　　法拉第发现电磁感应现象后，楞次总结出了判断感应电流（感应电动势）方向的楞次定律，但如果感应电流（感应电动势）是由导体切割磁场引起的，那么也可用约翰?弗莱明发明的更为简化的右手定则（发电机定则）来判断（如图3）：右手平展，让大拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内.让磁感线垂直穿过掌心，大拇指方向为导体运动方向，则四指方向为导体中感应电流（感应电动势）的方向. 　　应用右手定则时应注意： 　　① 大拇指方向实为导体相对于磁场的运动方向； 　　② 导体相对于磁场的运动方向应与磁感应强度方向垂直，不垂直则需分解. 　　图3 右手定则 图4 左手定则 　　3.左手定则 　　安培发现磁场对电流元有力的性质，我们把这个力称之为安培力，安培力方向可由左手定则（电动机定则）来判断（如图4）：左手平展，让大拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内.让磁感线垂直穿过掌心，四指方向为导体中电流方向，则大拇指方向为导体受力方向. 　　应用左手定则时应注意： 　　① 当电流是由运动电荷形成时，此力为洛仑兹力（安培力的微观形式），四指方向为正电荷相对于磁场运动方向或负电荷相对于磁场运动反方向； 　　② 电流方向应与磁感应强度方向垂直，不垂直则需分解. 　　以上三种定则涉及磁场，电流，力等多方面的物理知识，为了应用时得心应手，我们需对现象产生的原因及结果了然于心.安培定则（右手螺旋定则）电流是“因”，磁场是“果”； 　　右手定则动力作用（切割）是“因”，电流是“果”；左手定则电流是“因”， 动力作用（安培力）是“果”. 　　二、三种定则所研究的问题之间的联系与区别 　　1.安培定则（右手螺旋定则）与右手定则 　　安培定则为“电生磁”现象中的规律，而“电生磁”开启了电与磁之间的联系；右手定则实为电磁感应现象中导体切割磁场的这样一种特例，即“磁生电”现象中的规律， 而“磁生电”进一步揭示了电与磁的内在联系；天才的麦克斯韦在前人大量的研究基础上，最终建立起完整的电磁学理论并预言了电磁波的存在.可以说，安培定则与右手定则是研究电磁联系过程中非常重要的两种实用性规律. 　　图5 　　例1 如图5所示，水平面上有一平行金属导轨，与大线圈M相接，M内包围着一闭合线圈N，磁感线竖直向下，导轨上放一根导体棒AB，欲使线圈N产生逆时针方向的感应电流，则导体棒AB的运动可能是（ ） 　　（A） 匀速向右运动 （B） 加速向右运动 　　（C） 匀速向左运动 （D） 加速向左运动 　　解析：AB棒切割磁场，ABM中产生感应电流，对于（A）、（C）选项，M中感应电流恒定，线圈M、N内磁场恒定，N中不会有感应电流，（A）、（C）错误；对于B选项，由右手定则，AB中电流由B到A，M中电流为逆时针方向，由于加速， M中感应电流增大，由安培定则，M、N内部磁场竖直向上且增大，再由楞次定律，N中感应电流为顺时针，（B）选项错误，同理，（D）选项正确. 　　点评：安培定则（右手螺旋定则）与右手定则分别在“电生磁”和“磁生电”现象中广泛运用，因此，在选择规律时先要搞清楚谁是因谁是果，方能灵活运用. 　　2.安培定则（右手螺旋定则）与左手定则 　　安培定则判断电流周围产生的磁场方向；而左手定则判断电流处在磁场中所受的安培力，故这两者揭示了电流与磁场之间存在密切联系.如“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”便很好解释了. 　　图6 　　例2 如图6所示，A、B导线中存在相同的竖直向上的电流，试简要分析A、B之间的作用力方向. 　　解析：先分析B的受力：由安培定则，A右侧磁场垂直于纸面向里，如图7，再由左手定则，受力如图8所示