電磁學(xué)部分“新左手定則”的確立

【摘 要】中學(xué)和中職《物理學(xué)》教材中分別講到：通電導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)方向，導(dǎo)體內(nèi)的感生電流或者感生電動(dòng)勢(shì)的方向，通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向，這些方向的判斷方法分別為安培定則（或者叫右手螺旋定則）、右手定則或者楞次定律、左手定則等手勢(shì)，手勢(shì)繁多，學(xué)生在使用時(shí)容易發(fā)生混淆。筆者在教學(xué)實(shí)踐中，總結(jié)出一種新的判斷方法，且稱之為“新左手定則”。本定則記憶簡(jiǎn)單，為學(xué)生的使用帶來(lái)了很大方便，特別是在考試中尤顯節(jié)省時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】安培定則 左手定則 右手定則 楞次定律 原因 結(jié)果 新左手定則

【中圖分類(lèi)號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2014）06-0179-02

中等衛(wèi)生職業(yè)教育《物理應(yīng)用基礎(chǔ)》的第六章第二節(jié)“磁場(chǎng)”部分所講到的幾個(gè)問(wèn)題如下：

一 判斷電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向的方法——安培定則

1.直線電流的磁場(chǎng)

用右手握著通電直導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向跟電流的方向一致，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

剖析定則和手勢(shì)：直導(dǎo)體通電，產(chǎn)生了磁場(chǎng)，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場(chǎng)是結(jié)果。我們把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼直導(dǎo)體，讓四指指向原因方向，則拇指所指方向就是左手所在處的磁場(chǎng)方向，即結(jié)果方向。

2.環(huán)形電流的磁場(chǎng)

讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，與四指垂直的拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。

剖析定則和手勢(shì)：環(huán)形導(dǎo)體通電，產(chǎn)生了磁場(chǎng)，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場(chǎng)是結(jié)果。我們把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體所在的平面與手掌垂直，讓四指所指方向與手掌所貼處導(dǎo)體內(nèi)電流方向一致（四指指向環(huán)形導(dǎo)體內(nèi)電流的切向方向），即指向原因方向，則拇指所指方向就是左手所在處的磁場(chǎng)方向，即結(jié)果方向。然后根據(jù)電流磁場(chǎng)的閉合性，判斷線圈軸線上的磁場(chǎng)方向。

3.通電螺線管的磁場(chǎng)

用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，與四指垂直的拇指所指的方向就是通電螺線管N極的方向。

剖析定則和手勢(shì)：螺線管通電，產(chǎn)生了磁場(chǎng)，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場(chǎng)是結(jié)果。我們把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼螺線管，螺線管的軸線與手掌平行，讓四指所指方向與手掌所貼處導(dǎo)體內(nèi)電流切線方向一致，即指向原因方向，則拇指所指方向就是左手所在處的磁場(chǎng)方向，即結(jié)果方向。然后根據(jù)電流磁場(chǎng)的閉合性，判斷螺線管軸線上的磁場(chǎng)方向。

以上形狀的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用安培定則判斷，右手的拇指在第一種情況中指向電流的方向，在第二、第三種情況中卻是指向磁場(chǎng)的方向，學(xué)生記起來(lái)麻煩，使用時(shí)也容易出錯(cuò)。

綜上分析，根據(jù)因果關(guān)系，在判斷電流磁場(chǎng)方向這個(gè)問(wèn)題中，可以理解為是先有電流，后有磁場(chǎng)，電流是“原因”，磁場(chǎng)是“結(jié)果”，根據(jù)本人的總結(jié)，以上三種情況均可以用左手來(lái)判斷，而且手勢(shì)不變。具體方法如下：把左手伸開(kāi)，四指與拇指垂直并和手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼導(dǎo)體，四指指向“原因”方向，即導(dǎo)體內(nèi)電流的方向，那么拇指指向就是“結(jié)果”方向，即左手所在處的磁場(chǎng)方向。

二 判斷感應(yīng)電流方向的方法——右手定則和楞次定律

第一，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，該感應(yīng)電流的方向用“右手定則”判斷：即伸開(kāi)右手，讓大拇指跟其余四指垂直，且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過(guò)手掌，使拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，則四指所指的就是導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向。

剖析定則和手勢(shì)：該問(wèn)題中，可以理解導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)是“原因”，感應(yīng)電流是“結(jié)果”。 我們把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，磁感線垂直穿過(guò)手掌，手掌貼導(dǎo)體，讓四指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，即“原因”方向，則拇指所指方向，就是手掌處導(dǎo)體內(nèi)感生電流的方向，即“結(jié)果”方向。

第二，閉合回路或者螺線管中的磁通變化時(shí)，閉合回路或者螺線管中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，該電流的方向用“楞次定律”來(lái)判斷：即感應(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。具體方法：右手握線圈，如果線圈中磁通增加，讓拇指指向與穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)方向相反，則環(huán)繞的四指所指的方向就是線圈中感應(yīng)電流的方向；如果線圈中磁通減小，讓拇指指向與穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)方向相同，則環(huán)繞的四指所指的方向就是線圈中感應(yīng)電流的方向。

剖析定則和手勢(shì)：分析這個(gè)問(wèn)題，線圈中的磁通發(fā)生了變化，導(dǎo)致線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以，磁通變化是“原因”，感應(yīng)電流是“結(jié)果”。我們把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼線圈，線圈軸線與手掌平行，讓四指指向磁通動(dòng)態(tài)變化的反方向，即“原因”方向，具體地說(shuō)，就是如果磁通增加，四指指向原磁場(chǎng)的反方向，否則四指指向原磁場(chǎng)的同方向，則拇指所指方向，就是手掌所貼處線圈中感生電流的方向，即“結(jié)果”方向。

分析以上兩種情況，第一種情況導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，閉合回路中的磁感線條數(shù)發(fā)生變化，即磁通變化，所以也可以歸類(lèi)到第二種情況中，按單匝線圈處理，可見(jiàn)右手定則可以看做是楞次定律的特殊情況。

總之，感生電流或者感生電動(dòng)勢(shì)方向的判斷方法，可以總結(jié)為：把左手伸開(kāi)，四指和拇指垂直并在一個(gè)平面內(nèi)，手掌貼線圈，線圈軸線與手掌平行，讓四指指向磁通動(dòng)態(tài)變化的反方向，即“原因”方向，則拇指所指方向，就是手掌所貼處線圈中感生電流或者感生電動(dòng)勢(shì)的方向，即“結(jié)果”方向。

三 判斷通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向——左手定則

通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向的判斷，用“左手定則”判斷：即伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手掌，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。

剖析定則和手勢(shì)：在這個(gè)問(wèn)題中，電流是“原因”，導(dǎo)體受力是“結(jié)果”。我們把左手伸開(kāi)，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手掌，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，即“原因”的方向，則大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，即“結(jié)果”的方向。

綜合以上三種情況，不論是判斷電流的磁場(chǎng)方向，感應(yīng)電流的方向，還是判斷通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向，都可以根據(jù)電和磁的因果關(guān)系，分析確定哪個(gè)條件是原因，哪個(gè)條件是結(jié)果，然后，把左手伸開(kāi)，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，（在判斷直導(dǎo)體切割磁感線時(shí)所產(chǎn)生的感生電流方向和通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受安培力的方向時(shí)，把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手掌）手掌貼導(dǎo)體，使伸開(kāi)的四指指向 “原因”的方向，則大拇指所指的方向就是“結(jié)果”的方向。本人把這個(gè)結(jié)論稱之為“新左手定則”。

用“新左手定則”判斷有關(guān)電磁學(xué)部分電流的磁場(chǎng)方向、感生電動(dòng)勢(shì)或者感生電流的方向、通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受安培力的方向時(shí)，記憶方便（因四指指向原因，拇指指向結(jié)果，所以記住：“原因多，結(jié)果少”，“眾口一詞”），只需左手，為學(xué)生解題提高了速度，節(jié)省了時(shí)間，使用起來(lái)方便快捷。

參考文獻(xiàn)

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〔責(zé)任編輯：肖薇〕