徐永忠
左手定则、右手定则和右手螺旋定则是电P学中极为重要的三大定则,同时分散在不同的章节中学习,在职业教育纯理论教学比重减小的背景下,初学者极易混淆而不能正确运用和判断。
在教学中调整章节顺序并不能解决学生学生学习的难度,以能量的转化为主线,分析清其“前因后果”,辅之以记v口Q,对三大定则进行类比教学,可以解使学生更快、更好地掌握。同时以能量的转化为主线进行扩展教学,引入类似中国哈尔R人王5成“永动机”等骗局,可以提高学生学习积极性。
首先,请看关于左手定则、右手定则和右手螺旋定则的描述:
左手定则:左手平展,让P感线穿过手心,使大s指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入P场中,让P感线垂直穿入手心,手心面向N极,四指指向电流所指方向,则大S指的方向就是导体受力的方向。
右手定则:右手平展,使大s指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入P场中,若P感线垂直进入手心(当P感线为直线时,相当于手心面向N极),大S指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(感生电动势)的方向。一般知道P场、电流方向、运动方向的任意两个,让你判断第三个方向。右手定则和=次定律都可用来判断感应电流的方向,两种方法本质是相同的,所得的结果也是一致的。
安培定则:也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发P场的P感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大s指指向电流的方向,那么四指的指向就是P感线的环绕方向;通电螺线管中的安培定则(安培定则二):用右手握住通电螺线管,使四指2曲与电流方向一致,那么大s指所指的那一端是通电螺线管的N极。
通过上表,我们可以发现一个极为有趣而且极为有效的判断和掌握方法,称为“左力右电P”,在教学中可取谐音为“作业有点迟”,较通常的“左力右电”增加了右手螺旋定则,且学生更容易、更能够正确使用。
一、看字的结构
从表中的因果关系,我们看到有三个“后果”,一为电P力(简称为“力”),二为电动势(简称为“电”),三为P场(简称为“P”)。
f、“力”的“T”的方向往“左”,如果是通电导线在P场中受“力”,则使用“左”手定则;
g、“电”的“y”的方向往“右”,如果是导线切割P力线产生“电”,则使用“右”手定则;
h、“P”的“U”(螺旋)在右边,如果是电流激发“P”场,则使用“右”手螺旋定则。
二、看字的顺序
从表中的应用,我们看到有三个,一为发电机(简称为“发电”),二为电动机(简称为“电动”),三为电P铁(简称为“电P”)。
f、“电动”(因“电”而“动”)的“电”在“左”边,如果需要分析判断的现象类似“电动”,如电动机的转动方向,则使用左手定则;
g、“发电”(因“动”而“电”)的“电”在“右”边,如果需要分析判断的现象类似“发电”,如发电机的感生电流方向,则使用右手定则。
3、“电P”(因“电”而“P”)的“P”在“右”边,如果需要分析判断的现象类似“电P”,如电P铁的P场方向,则使用右手螺旋定则。
以下图分析万用表指针较快停在读数位置的原理為例说明。
当铝架在线9(该线9有被测物理量所形成的电流,可用左手定则判断其偏转方向,下图假设偏转方向为已知的带动下在P场中运动时,闭合的铝架切割P力线产生感应电流V e(与感应电动势方向相同),由于其现象为“发电”,其结果为“电”,因此用右手定则判断方向如下图。
这个感应电流与P场相互作用,产生了一个电P阻尼力kWa,由于其现象为“电动”,其结果为“力”,因此用左手定则判断方向如下图,由于阻尼力k与铝架的运动方向相反,因此能使指针较快停在读数位置。这一电P阻尼现象被运用于检流计的保护,即搬动或不用时,必须将检流计的止动器锁上或用导线将端子短接。
又比如:试用电流的P场及P场对电流的作用力的原理,证明通有同向电流的导线相互吸引,通有异向电流的导线相互推斥。
解析:由于带电导线周围存在P场,用右手螺旋定则可以判断P场方向。另一根带电导线在P场中受力,用左手定则可以判断其方向,最终可得出这两根导线将相互吸引。
拓展:两根平行的通电导线之间有力的作用,这是实验(大部分教材包括我院所用教材的实验效果并不明显,在教学中可以改进实验器材,即利用两根薄壁rB管作直导线,并将其放在两根利用B杆制作成的导轨上,利用直导线w动的方法)可以所证明的结论,通电导线之间的作用力是通过P场相互作用的。有些同学在研究两根导线之间的相互作用力时,同时画出两根导线在空间产生的P场是没有必要的,也是思路不清的表现,直接用两根导线之间的作用是通过各自的P场对另一方作用的就可以得到结论。endprint