灵活运用右手和左手判断电磁学中的物理量方向

杨光元

摘 要：本文主要以如何运用“安培定则”“右手定则”和“左手定则”解决高中物理电磁学问题为重点，阐述三个定则的区别和应用，从运用“安培定则”判断电流方向和磁场方向的关系、运用“右手定则”判断磁场中导体运动方向和感应电流方向的关系、运用“左手定则”判断通电导体和运动电荷在磁场中的受力方向等几个方面进行深入探索与研究，目的在于在教学中灵活运用三个定则解决高中物理电磁学问题。

关键词：安培定则；右手定则；左手定则；高中；物理知识；电磁学问题

在高中物理电磁学中，常运用“安培定则”“右手定则”和“左手定则”判断电磁学中的一些物理量的方向，许多学生常常对三个定则混淆不清，不能正确运用。如何避免在学习三个定则的过程中出现知识混乱现象，让学生能够正确理解应用三个定则解决高中电磁学问题，是需要着手解决的问题。

一、“安培定则”和“右手定则”以及“左手定则”的区别

“安培定则”也叫右手螺旋定则，是用来判断通电导线产生的磁场方向，对环形导线的判断方法是将右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，而对直导线的判断方法是右手握住导线，让伸直的拇指所指方向与电流方向一致，则弯曲四指的方向就是磁感线环绕的方向；“右手定则”是用来判断导体在磁场中切割磁感线运动时产生的感应电流方向，方法是将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向；“左手定则”是判断通电导线在磁场中的受力方向，方法是将左手手掌伸平，四指并拢，使大拇指与四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四个手指指向电流方向，大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。教学过程中，要注意引导学生区别三个定则，理解清楚判断什么方向要用什么定则，避免混淆不清。

二、“三个定则”在高中物理电磁学问题中的灵活运用

1.运用“安培定则”判断电流方向和磁场方向的关系

安培定则也叫右手螺旋定则，是右手的四个手指是弯曲的，呈螺旋形状。仔细研究可以发现，大拇指所指方向和其余四个手指弯曲的方向所代表的方向不是固定的，而是灵活变化的：在判断通电直电线的电流方向和磁感线方向的关系时，大拇指方向代表的是电流方向，其余四个手指的方向代表的是磁感线方向；而在判断通电环形导线的电流方向和磁感线方向的关系时，大拇指和其余四指所代表的方向恰好相反，大拇指方向代表的是磁场方向，其余四个手指的弯曲方向代表的是电流方向。也就是说，大拇指和其余四指所指方向中，如果某一个指的是电流方向，则另一个指的就是磁場方向，学生没必要死记硬背，在运用时要灵活。例如，在已知通电直导线的磁场方向时，我们只要将弯曲的四指沿磁感线方向握住导线，就能根据大拇指所指方向判断直导线中的电流方向；又例如，已知环形电线北极方向，我们只要将大拇指向环形导线的北极方向，则四指弯曲的方向就是电流方向。

2.运用“右手定则”判断磁场中导体运动方向和感应电流方向的关系

在电磁感应问题中，关于感应电流方向的判断，我们大多数时候运用的是“楞次定律”，认真理解楞次定律中“阻碍”的含义，应用“增反减同”“增缩减扩”“增离减靠”“来拒去留”的原则，结合“安培定则”就可以判断感应电流的方向。但对于切割磁感线运动问题，我们应用右手定则判断感应电流方向更为直接，而且我们还可以根据已知的感应电流方向倒过来判断导体运动方向。在运动“右手定则”时，要给学生强调，如果磁感线不能垂直穿过手心，则可以让磁感线斜着穿入手心也可，只是在计算感应电动势大小时，应该用垂直分量和有效切割长度进行计算。

3.运用“左手定则”判断通电导体和运动电荷在磁场中的受力方向

在运用“左手定则”时，同样会遇到磁场方向和导体中电流方向不垂直的问题，我们在教学中同样要告诉学生，让磁感线斜着穿过手心判断导体受到的安培力方向，在计算安培力的大小时用垂直分量计算。另外，我们还可以运动“左手定则”判断运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向，方法是将正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向作为电流方向，应用“左手定则”判断运动电荷所受到的洛伦兹力方向。在解决具体问题时，如果已知了运动电荷受到的洛伦兹力方向，也要学会倒过来判断运动电荷的运动方向。

教师在引导学生运用“安培定则”“右手定则”和“左手定则”解决高中物理电磁学问题时，要让学生注意区别的三个定则，加深理解，不能混淆，并掌握运用定则的基本方法，提升课堂教学效率和质量。教师要通过学习和研究，不断提升教学的实效性。

参考文献：

王乃玉.活用“右手定则”解决高中物理电磁学问题[J].中华少年，2016（17）.

编辑 原琳娜