電磁學部分“新左手定則”的確立

【摘 要】中學和中職《物理學》教材中分別講到：通電導體周圍的磁場方向，導體內(nèi)的感生電流或者感生電動勢的方向，通電直導體在磁場中的受力方向，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，手勢繁多，學生在使用時容易發(fā)生混淆。筆者在教學實踐中，總結(jié)出一種新的判斷方法，且稱之為“新左手定則”。本定則記憶簡單，為學生的使用帶來了很大方便，特別是在考試中尤顯節(jié)省時間的優(yōu)勢。

【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

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】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”部分所講到的幾個問題如下：

一 判斷電流所產(chǎn)生的磁場方向的方法——安培定則

1.直線電流的磁場

用右手握著通電直導線，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：直導體通電，產(chǎn)生了磁場，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場是結(jié)果。我們把左手伸開，四指和拇指垂直并在一個平面內(nèi)，手掌貼直導體，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方向，即結(jié)果方向。

2.環(huán)形電流的磁場

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：環(huán)形導體通電，產(chǎn)生了磁場，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場是結(jié)果。我們把左手伸開，四指和拇指垂直并在一個平面內(nèi)，手掌貼環(huán)形導體，環(huán)形導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體內(nèi)電流方向一致（四指指向環(huán)形導體內(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方向，即結(jié)果方向。然后根據(jù)電流磁場的閉合性，判斷線圈軸線上的磁場方向。

3.通電螺線管的磁場

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：螺線管通電，產(chǎn)生了磁場，可以理解為“電生磁”，電流是原因，磁場是結(jié)果。我們把左手伸開，四指和拇指垂直并在一個平面內(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方向，即結(jié)果方向。然后根據(jù)電流磁場的閉合性，判斷螺線管軸線上的磁場方向。

以上形狀的電流所產(chǎn)生的磁場，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的方向，學生記起來麻煩，使用時也容易出錯。

綜上分析，根據(jù)因果關(guān)系，在判斷電流磁場方向這個問題中，可以理解為是先有電流，后有磁場，電流是“原因”，磁場是“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判斷，而且手勢不變。具體方法如下：把左手伸開，四指與拇指垂直并和手掌在同一個平面內(nèi)，手掌貼導體，四指指向“原因”方向，即導體內(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體在磁場中做切割磁感線運動時，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)，讓磁感線垂直穿過手掌，使拇指指向?qū)w的運動方向，則四指所指的就是導體中感應(yīng)電流的方向。

剖析定則和手勢：該問題中，可以理解導體切割磁感線運動是“原因”，感應(yīng)電流是“結(jié)果”。 我們把左手伸開，四指和拇指垂直并在一個平面內(nèi)，磁感線垂直穿過手掌，手掌貼導體，讓四指指向?qū)w運動方向，即“原因”方向，則拇指所指方向，就是手掌處導體內(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，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”來判斷：即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(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，讓拇指指向與穿過線圈的原磁場方向相反，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，讓拇指指向與穿過線圈的原磁場方向相同，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：分析這個問題，線圈中的磁通發(fā)生了變化，導致線圈中有感應(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，四指和拇指垂直并在一個平面內(nèi)，手掌貼線圈，線圈軸線與手掌平行，讓四指指向磁通動態(tài)變化的反方向，即“原因”方向，具體地說，就是如果磁通增加，四指指向原磁場的反方向，否則四指指向原磁場的同方向，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，第一種情況導體切割磁感線時，閉合回路中的磁感線條數(shù)發(fā)生變化，即磁通變化，所以也可以歸類到第二種情況中，按單匝線圈處理，可見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勢方向的判斷方法，可以總結(jié)為：把左手伸開，四指和拇指垂直并在一個平面內(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勢的方向，即“結(jié)果”方向。

三 判斷通電直導體在磁場中受力的方向——左手定則

通電直導體在磁場中受力方向的判斷，用“左手定則”判斷：即伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手掌，并使伸開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線在磁場中所受安培力的方向。

剖析定則和手勢：在這個問題中，電流是“原因”，導體受力是“結(jié)果”。我們把左手伸開，使大拇指跟其余四個手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手掌，并使伸開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線在磁場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方向，感應(yīng)電流的方向，還是判斷通電直導體在磁場中的受力方向，都可以根據(jù)電和磁的因果關(guān)系，分析確定哪個條件是原因，哪個條件是結(jié)果，然后，把左手伸開，使大拇指跟其余四個手指垂直，并和手掌在同一平面內(nèi)，（在判斷直導體切割磁感線時所產(chǎn)生的感生電流方向和通電直導體在磁場中所受安培力的方向時，把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手掌）手掌貼導體，使伸開的四指指向 “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)電磁學部分電流的磁場方向、感生電動勢或者感生電流的方向、通電直導體在磁場中所受安培力的方向時，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，為學生解題提高了速度，節(jié)省了時間，使用起來方便快捷。

參考文獻

[1]宋大衛(wèi).物理應(yīng)用基礎(chǔ)（第2版）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008：14～24

[2]人民教育出版社物理室.全日制普通高級中學教科書《物理》第二冊[M].北京：人民教育出版社，2006

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