巧用左手定則與右手定則

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)“右手定則”與”左手定則”的統(tǒng)一北京景山學校遠洋分校肖偉華圖一圖一電磁學中的左手定則與右手定則左右手定則是電磁學中兩個非常重要的定則。左手定則用來判斷電流在磁場中受力的方向，右手定則用來判斷導體棒在磁場中做切割磁感線運動時產(chǎn)生的感應電流的方向。兩個定則的操作方法如下：1、左手定則：如圖一，左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流所指方向，則大拇所指指的方向就是導體受力的方向。圖二2、右手定則：如圖二，右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把右手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指導體運動方向，則四指所指的方向就是導體中感應電流的方向。圖二學生在實際學習與應用中的困惑左右定則混淆。學生的困惑在于不知何時該用左手定則，何時該用右手定則，判斷的依據(jù)不明，導致左右手定則經(jīng)常混淆。右手定則與安培定責的混淆。右手定則與安培定則都是用右手，一不注意就會混淆。教師的努力與失策。為了讓學生正確區(qū)分左右手定則，教師們絞盡了腦汁，各有高招。有的老師總結出“右發(fā)左電”的口訣，還有的老師則從“力”和“電”兩個字的書寫做文章。如“力”的最后一筆是向左的，因此，在判斷電流受力時用左手；“電”的最后一筆是向右的，因此，在判斷磁生電時用右手。凡此種種，不一而足。然而在實際教學中，效果仍不理想，還是有同學會混。究其原因，是因為沒有從“根上”解決問題。因為無論是電流在磁場中受力問題還是導體在磁場中運動產(chǎn)生電流的問題，都涉及到“電”，學生在拿到一個具體問題以后，還是猶豫該用左手定則，還是該用右手定則。另外，在右手定則的表述中“右手四指指導體中電流的方向”，沒有揭示電磁感應真正的本質(zhì)，在遇到判斷電路中“電勢高低”或求導體棒兩端電壓等一類問題時，學生常常根據(jù)“電流從高電勢向低電勢流動”為依據(jù)，把作為電源的導體兩端電勢高低判斷錯，而計算導體棒兩端的電壓時，不是算成電動勢就是算成內(nèi)電壓。老師苦惱:學生怎么老學不會?學生郁悶:怎么老做錯？有沒有簡單易行的方法解決這些問題呢？筆者在多年的教學中，總結出把“左、右手定則”統(tǒng)一為“左手定則”的做法，取得了很好的效果。右手定則與左手定則的統(tǒng)一所謂統(tǒng)一，就是在判斷電流受力和判斷導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流方向時都用左手定則，不再用右手定則，即把兩個定則統(tǒng)一為左手定則。為了區(qū)別傳統(tǒng)的左手定則，我們把統(tǒng)一后的左手定則稱為“新左手定則”。用“新左手定則”判斷電流在磁場中的受力用“新左手定則”判斷電流在磁場中受力與原來的方法一樣，即：左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流所指方向，則大拇指的方向就是導體受力的方向。見圖一。vI圖三用“新左手定則”判定感應感應電流的方向（電源vI圖三判斷導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流方向（動生電動勢的正、負極）的“新左手定則”表述如下：左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向?qū)w運動方向，則大拇指指向感應電流的方向（電源正極一端）。3、“新左手定則”統(tǒng)一的本質(zhì)“新左手定則”是把傳統(tǒng)的左手定則和右手定則統(tǒng)一后得到的，即只用一個定則，既可以判斷電流在磁場中受力的方向，也可以判斷導體做切割磁感線運動時感應電流的方向（通過產(chǎn)生的動生電動勢的正、負極確定）。應用“新左手定則”時，關鍵是四指與大拇指各指的方向如何確定。為此，我們對圖一和圖三進行下面的分析：在圖一中，判斷電流在磁場中受力，電流是受力的原因，受力是結果，用“新左手定則”判斷時，四指指電流方向，大拇指指受力方向，即四指指“因”，大拇指指“果”；在圖三中，判斷導體做切割磁感線運動產(chǎn)生的感應電流方向（動生電動勢的正、負極）時，運動是產(chǎn)生感應電流的原因，感應電流是結果，用“新左手定則”判斷時，四指指運動方向（因），大拇指指感應電流方向(電源的正極)（果），還是四指指“因”，大拇指指“果”。由上分析可知，用“新左手定則”時，無論是判斷電流受力還是判斷感應電流方向，都是“四指指因，大拇指指果”，這是“新左手定則”統(tǒng)一的本質(zhì)。左右手定則統(tǒng)一的優(yōu)點及應用舉例精簡了定則數(shù)量，減少了混淆的可能性。左右手定則統(tǒng)一后，電磁學中的定則數(shù)量就由原來的三個精簡為兩個，即判斷電流產(chǎn)生磁場的安培定則（右手螺旋定則）和判斷電流在磁場中受力及動生電流方向的“新左手定則”，一個用右手，一個用左手，容易區(qū)別，易于掌握。2、強調(diào)了“電受力”、“動生電”的因果關系分析，使學生對定則的本質(zhì)有更深的理解，因而理解更深入，操作更準確。應用“新左手定則”時，強調(diào)對“電”的因果分析。是因動生“電”（此時電是果）還是因“電”受力（此時電是因）。弄清了“電”的因果，“新左手定則”就能應用自如了。3、“新左手定則”強調(diào)通過判斷動生電動勢正負極來判斷感應電流方向，更能深刻揭示電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)是產(chǎn)生感應電動勢，“新左手定則”直接判斷出電動勢的正、負極，通過“畫等效電路”引導學生聯(lián)系恒定電流的相關知識，有助于學生解決判斷電路中電流的流向、電勢的高低以及路端電壓的計算等問題。下面我們看兩個典型例題：例1：如圖四所示，光滑導軌dc、ef固定在水平面上，導軌電阻不計，導軌間距為L=0.2m。垂直于導軌平面的磁場磁感應強度B=0.5T,兩導軌間連接電阻R=0.8Ω。金屬棒ab電阻為0.2Ω，垂直于導軌放在導軌上?，F(xiàn)用外力F水平拉動金屬棒，使金屬棒一速度v=10m/s向右勻速運動。不計導體棒與導軌間的摩擦。求：感應電動勢的大?。涣鬟^電阻R的電流方向；ab間的電勢差，哪點電勢高？水平拉力F的大小和方向。RE感,r圖五deab分析：金屬棒向右運動，根據(jù)“新左手定則”判斷:將左手平展，四指與大拇指垂直，磁感線穿掌心，四指指向右，則大拇指指向a，即通過ab的電流從b到a，a端為電源的正極?？僧嫵龅刃щ娐啡鐖D五所示。由圖可知，通過R的電流方向為從d到e，RE感,r圖五deab解：1、由E感=BLV可得：E感=0.5×0.2×10V=1V2、由圖五可知，流過電阻R的電流方向從d到e。3、由閉合電流歐姆定律：可得：由圖五可知：a電電勢高。4、根據(jù)安培力公式：可得：根據(jù)力的平衡可知：，方向水平向右。說明：在分析電磁感應的有關問題時，畫出等效電路圖是非常重要的一步，這是正確解決電磁感應有關問題的出發(fā)點，也是解決電磁感應問題的基本技巧。例2、如圖六所示，垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域?qū)挾葹?，磁感應強度的大小為B。一邊長為a、電阻為4R的正方形均勻?qū)Ь€框ABCD從圖示位置開始沿水平向右方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，在下圖圖六中線框A、B兩端電壓UAB與線框移動距離的關系圖象正確的是（）圖六解：根據(jù)“新左手定則”，磁感線穿掌心，四指指運動方向，大拇指指電源的正極，畫出正方形線框剛進入磁場、在磁場中運動以及穿出磁場三個狀態(tài)及其對應的等效電路圖如下：AABCDABCDABCD可知，線框剛進入磁場時，AB邊相當于電源，，在磁場中運動時，AB與CD邊都切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢相同，回路中