右手在電磁學(xué)中的妙用

1、在電磁學(xué)中右手的妙用 山西省原平市段家堡中學(xué) 丁玉田 郄補(bǔ)蓮 摘要：右手要電磁學(xué)的妙用，對(duì)認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)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(wèn) 題尤為方便。關(guān)鍵詞：右手定律 電磁學(xué) 工作原理人類的雙手是勞動(dòng)與智慧的結(jié)晶，而右手的用途更廣，在電 磁學(xué)中用右手可以判定：電流的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，電磁 感應(yīng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或粒子的作用，楞次定律的應(yīng)用。對(duì) 電磁理論的認(rèn)識(shí)與掌握需通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察，將識(shí)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(yùn) 動(dòng)電荷、磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)間的相互關(guān)系。從理論上讓學(xué)生了解 自控電路、 電動(dòng)機(jī)、 發(fā)電機(jī)的

2、工作原理。 體會(huì)磁場(chǎng)知識(shí)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(duì)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(guān)系用安培定 那么一來(lái)判定。安培定那么一 ：用右手握住導(dǎo)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(yùn)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(biāo)有 刖頭。如圖一所示:圖一圖二這一定那么的理解與掌握對(duì)于識(shí)圖能力和空間想象能力薄弱 的學(xué)生，有一定的困難。因此，在教學(xué)中，借助輔助教

3、具幫助學(xué) 生理解安培定那么一創(chuàng)造條件。例如：可以剪一大小適當(dāng)?shù)膱A 硬紙板，中心開(kāi)一個(gè)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(biāo)以逆時(shí)針?lè)较虻募?頭，將鉛筆從反面插入如圖二所示，這時(shí)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(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方 向。讓學(xué)生跟著做圖二的模具，邊制作邊繪圖培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖、 繪圖、空間想象的能力。直線電流磁場(chǎng)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(xué)生了解螺線管的兩種不同繞法的表示。事 先告訴給學(xué)生自備一根線在鉛筆上 或?qū)⒕毩?xí)本卷成圓柱形 練 習(xí)繞線，并畫出相應(yīng)的前繞與后繞圖形。 螺線管繞法不同

4、與電源正負(fù)極接法不同，在螺線管的圖形上標(biāo)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(guān) 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(biāo)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(yīng)用楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng) 總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。當(dāng)磁鐵

5、移近或插入線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相反。阻礙磁通量的增加，相鄰磁極同性。如圖七：甲、乙當(dāng)磁鐵離開(kāi)線圈或從線圈中拔出時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng) 方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相同。阻礙磁通量減少，相鄰磁極異性。如圖七：丙、丁說(shuō)明：虛線標(biāo)磁鐵磁力線，實(shí)線表示感應(yīng)電流磁力線方向。楞次定律的應(yīng)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(yīng)電流的方向。二、右手定那么改變?yōu)椤坝沂謩?dòng)、磁、電法那么物理學(xué)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(lái)確定感應(yīng)電流的方向比擬簡(jiǎn)便呢？電磁感應(yīng)：閉合電路的一局部導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)

6、產(chǎn)生感生電流。假設(shè)導(dǎo)體不是閉合的，即使做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生感 生電流，只是在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感生電壓。閉合電路中感生電流方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向、磁力線方向間關(guān) 系用右手定那么判定： 伸開(kāi)右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直并且都跟手掌在一一 個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁力線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)是原因， 通 過(guò)磁場(chǎng)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(jiǎn)稱為：右手動(dòng)、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(biāo)形。 讓大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向， 食指指向 磁場(chǎng)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?dòng)磁電法那么，它更形象地反映了 電磁現(xiàn)象的本質(zhì)特征，從定那么本質(zhì)科學(xué)地映現(xiàn)了發(fā)電機(jī)是把機(jī)械 能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器。發(fā)電機(jī)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要應(yīng)用之一。三、左手定那么改為：右手“電磁動(dòng)法那么磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。通電導(dǎo)體的受力方向、磁場(chǎng)方向、電流 方向間的關(guān)系用左手定那么判定：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直并且都跟手掌在同平面內(nèi)，把左手放入磁場(chǎng)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(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向。如圖十 所示運(yùn)用左、右手定那么時(shí)，教科書上都得據(jù)因果關(guān)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(duì)以后的學(xué)習(xí)可能 會(huì)造成不必要的麻煩，導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。左手定那么變?yōu)橛沂帧半姶艅?dòng)法那么:伸開(kāi)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(chǎng)方向，那么中指所指 的方向?qū)w的運(yùn)動(dòng)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(biāo)系的判定方法: 大拇指始終是指原因的，食指指向磁場(chǎng)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(guān)系將左、右手 定那么合二為一，省時(shí)省事，事半功倍。這種方法也可以判定磁場(chǎng) 對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)的方向?yàn)殡娏?/p>

9、方向，運(yùn)動(dòng)電荷是負(fù)電荷為帶負(fù)電的粒子，粒子運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。 即是正 電荷運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。應(yīng)用右手“電磁動(dòng)法那么:伸開(kāi)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(chǎng)方向，那么中指所指的方向即為洛倫茲力的方向運(yùn)動(dòng)方向。X X 心X例1:試判斷如圖帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向* 來(lái) X 冥例2如圖，判斷出通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)方向r*用右手電磁動(dòng)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(dǎo)體 AB要磁場(chǎng)中做切割磁力線分析原因：運(yùn)動(dòng)結(jié)果：電流，用右手動(dòng)磁電法那么即右手定那么例4如圖：在平行的金屬導(dǎo)軌上放有兩根互相平等且可以自 由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd，它們放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖示。 當(dāng)導(dǎo)體ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體cd將向那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？如果不要求 判定導(dǎo)體cd中感應(yīng)電流的方向，你能不能直接運(yùn)用楞次定律判XXX罠XXMXXXXXX1d114 n亠fLi(Xb* 11*K -貳X«XC1定導(dǎo)體cd的運(yùn)動(dòng)方向?A解答導(dǎo)體ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切 割磁力線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感生電流。用右手動(dòng)磁電法那么右手定那么。導(dǎo)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(dǎo)體 cd的運(yùn)動(dòng)方向確定用右手電磁動(dòng)法 那么，即左手定那么判定，導(dǎo)體 cd運(yùn) 動(dòng)方向向右。楞次定律判定：因?yàn)?ab向右運(yùn)動(dòng)，由abcd構(gòu)成回路，磁通 量增加，cd阻礙磁通量的變化，所以abc