浅析右手定则的新生用法

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  安培定则在判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场分布时十分便捷,除此之外,右手定则在判断感应电流的方向也有着重要应用.与右手定则对应的是左手定则,其主要应用在判断安培力和洛伦兹力的方向上.对于初学者,学生往往不能厘清二者之间的差别,容易将它们弄混淆,以至于对后续的学习造成一定的困扰.
  1 传统右手和左手的使用简介
  左手定则主要用在判断通电导线在磁场中所受安培力以及运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向,其表述为:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向(正电荷的运动方向),这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(运动正电荷所受的洛伦兹力方向).具体表述如表3所示:
  2 右手定则的修改
  通过对传统的右手定则和左手定则介绍,不难看出,右手一般用于判断磁场方向和电流方向,而左手用于判断力的方向,在教学过程中,通常把这二者简单记忆成“左手力,右手动方向”.尽管如此,这其中还是有一定难度.首先,是要强行记忆左右手的使用情景;其次,要清晰地记得“拇指”、“掌心”、“四指”在不同环境下的使用规则.
  截止目前,在我国各大版本的高中物理教材中,左手定则和右手定则的表述如出一辙,可谓是根深蒂固,不可动摇.下面,这里尝试介绍了一种可以将“左右手合为一手”的新生右手定则使用方法.在这种右手定则下,判断通电直导线和通电螺线管周围磁场分布时,沿用传统右手定则(右手螺旋定则)方法.需要作出调整的为以下几个方向的判断:
  判断安培力方向(洛伦兹力方向):伸开右手,保持拇指与四指垂直,并与掌心在同一平面内,拇指的指向为电流方向(正电荷的运动方向),并使四指的指向为磁感线的方向,这时掌心的朝向即为安培力的方向(洛伦兹力的方向).具体使用方法见表4.
  3 小结
  在保持安培定则使用不变的情况下,通过对上述右手使用规则的修改,可以发现,仅仅使用右手即可将判断感应电流方向、判断安培力方向以及洛伦兹力方向集于一身.右手在这种使用规则下,拇指的指向为电流或者正电荷的运动方向,而四指始终是磁场方向,其最大的亮点是掌心的朝向,其朝向分为两种,一是安培力和洛伦兹力,二是导体切割磁感线的运动方向.
  可能刚开始,不少教学者会对本文这种右手使用规则不太适应,甚至是排斥.事实上,在国外的不少高中物理教材中,是不怎么出现左手定则之说的,有的只是右手定则.但无论怎样运用我们的左手或者右手,其目的只有一个,即方便对相关知识的具象理解和记忆,只要不违背真实的物理规律,用左手亦或右手已不再重要.
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