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高中物理課上,我們學到了電磁感應的相關知識,涉及到許多物理量的方向判斷,如感應電流、安培力、洛倫茲力,磁場等。為了方便我們我們判斷,物理學家就利用我們的左右手,輔助我們記憶,提出了右手螺旋定則、右手定則、左手定則等等。但是由於一會左手,一會右手,還是容易混,現在我們來總結一下,加深我們的記憶。
首先我們看一下右手螺旋定則,右手螺旋定則是用來判斷電流的感應磁場方向,一般分為兩種,一種是單根導線的感應磁場方向:如上圖所示,伸出右手,四指蜷握,大拇指順著電流方向,四指方向就是磁場方向(紅色部分)。所以通電導線的磁場方向是一系列的同心圓(其實是環繞導線的同心圓柱面)。
同樣,我們可以用右手螺旋定則判斷通電螺線管的磁場方向:如上圖所示,伸出我們的右手,四指蜷握,並順著電流方向,拇指指向的就是磁場方向(通電螺線管內部),通電螺線管就相當於條形磁鐵,大拇指指向的就是N級。單個線圈也可以照此判斷。
現在我們講一下右手定則,右手定則是用來判斷在磁場中做切割磁感線運動的導體產生的感應電動勢(或者感應電流)方向:如上圖所示,伸出我們的右手,大拇指與四指在同一個平面上,並與四指垂直,讓磁感線垂直穿入掌心,拇指指嚮導線運動方向,四指的方向就是感應電流的方向。
上面的定則用到的都是右手,現在我們說一下左手定則,左手定則是用來判斷磁場中通電導線或者運動電荷的受力方向的。分為兩種情況,一種是判斷安培力方向(通電導體):如圖所示,伸出左手,大拇指與四指在同一平面上並垂直於四指,四指指向電流方向,大拇指的方向就是通電導體受力方向。
左手定則另一種作用就是判斷洛倫茲力(運動電荷受)方向:伸出我們的左手,大拇指與四指在同一平面上並與四指垂直,四指指向正電荷運動方向,大拇指的方向就是運動電荷受力方向。注意判斷洛倫茲力的時候指的是正電荷運動方向,判斷負電荷受力方向時正好相反。
其實洛倫茲力和安培力本質上是同一種力,只不過在通電導體中,電荷運動被導體束縛住了,只能沿著導體方向,判斷方法也一模一樣。為了表示垂直於紙面的方向,物理上通常採用 X 和 · 表示,X 表示垂直於紙面向裡, · 表示垂直於紙面向外—— X 進 · 出(上圖表示磁場垂直於紙面向裡)。
小結
判斷力的方向時,我們用左手定則,判斷其他量時用右手。判斷磁場方向用右手螺旋定則,判斷感應電流方向用右手定則:左手力,右手電,右手螺旋判磁場。
最後用右手螺旋定則為受疫情影響沒能正常開學而在家自學的你們點讚,祝今年參加高考的同學們取得好成績。