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高中物理课上,我们学到了电磁感应的相关知识,涉及到许多物理量的方向判断,如感应电流、安培力、洛伦兹力,磁场等。为了方便我们我们判断,物理学家就利用我们的左右手,辅助我们记忆,提出了右手螺旋定则、右手定则、左手定则等等。但是由于一会左手,一会右手,还是容易混,现在我们来总结一下,加深我们的记忆。
首先我们看一下右手螺旋定则,右手螺旋定则是用来判断电流的感应磁场方向,一般分为两种,一种是单根导线的感应磁场方向:如上图所示,伸出右手,四指蜷握,大拇指顺着电流方向,四指方向就是磁场方向(红色部分)。所以通电导线的磁场方向是一系列的同心圆(其实是环绕导线的同心圆柱面)。
同样,我们可以用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁场方向:如上图所示,伸出我们的右手,四指蜷握,并顺着电流方向,拇指指向的就是磁场方向(通电螺线管内部),通电螺线管就相当于条形磁铁,大拇指指向的就是N级。单个线圈也可以照此判断。
现在我们讲一下右手定则,右手定则是用来判断在磁场中做切割磁感线运动的导体产生的感应电动势(或者感应电流)方向:如上图所示,伸出我们的右手,大拇指与四指在同一个平面上,并与四指垂直,让磁感线垂直穿入掌心,拇指指向导线运动方向,四指的方向就是感应电流的方向。
上面的定则用到的都是右手,现在我们说一下左手定则,左手定则是用来判断磁场中通电导线或者运动电荷的受力方向的。分为两种情况,一种是判断安培力方向(通电导体):如图所示,伸出左手,大拇指与四指在同一平面上并垂直于四指,四指指向电流方向,大拇指的方向就是通电导体受力方向。
左手定则另一种作用就是判断洛伦兹力(运动电荷受)方向:伸出我们的左手,大拇指与四指在同一平面上并与四指垂直,四指指向正电荷运动方向,大拇指的方向就是运动电荷受力方向。注意判断洛伦兹力的时候指的是正电荷运动方向,判断负电荷受力方向时正好相反。
其实洛伦兹力和安培力本质上是同一种力,只不过在通电导体中,电荷运动被导体束缚住了,只能沿着导体方向,判断方法也一模一样。为了表示垂直于纸面的方向,物理上通常采用 X 和 · 表示,X 表示垂直于纸面向里, · 表示垂直于纸面向外—— X 进 · 出(上图表示磁场垂直于纸面向里)。
小结
判断力的方向时,我们用左手定则,判断其他量时用右手。判断磁场方向用右手螺旋定则,判断感应电流方向用右手定则:左手力,右手电,右手螺旋判磁场。
最后用右手螺旋定则为受疫情影响没能正常开学而在家自学的你们点赞,祝今年参加高考的同学们取得好成绩。