浅析高中物理中的左手法则和右手法则

【摘要】:总的来说,左右法则能够帮助同学快速的对物理量方向作出判断,但是这种左、右定则很容易记错,有时甚至需要将手扭歪才能判定其方向,操作起来相对困难。为了方便学生记忆和判定方向,很多学者在判断左右手选择上下了很大工夫。本文建立在前人的基础上,总结了“磁左电右,运垂变握”和“左通力右生电”等选择左右手原则,并且后还富有建设性的提出了一种全新的右手定则,和传统的左右手定则相比,这种全新的右手定则只靠“一只手”便可解决高中物理中的“力”、“电”方向判断问题。为高中同学快速准确的判断电磁互感方向奠定了基础。

【关键词】:左手定则,右手定则,高中物理

引言

但凡学过高中物理的人,都应该知道左手和右手定则。通过左手和右手法则使得广大学者能够准确而又快速的对电学和电磁学部分的相关物理量作出判断。其中的左右手定则,包括判断通电直导线中和通电螺旋管中磁场方向的安培定则、电磁场中判断感应电流方向的右手法则、判断电荷在磁场中的受力方向的左手法则。总的来说,这些法则都能够帮助同学快速的对物理量方向作出判断,但是这种左、右定则很容易记错,有时甚至需要将手扭歪才能判定其方向,操作起来相对困难。

为了方便学生记忆和判定方向,很多学者在判断左右手选择上下了很大工夫。本文建立在前人的基础上,总结了“磁左电右,运垂变握”和“左通力右生电”等选择左右手原则,并且后还富有建设性的提出了一种全新的右手定则,和传统的左右手定则相比,这种全新的右手定则只靠“一只手”便可解决高中物理中的“力”、“电”方向判断问题。为高中同学快速准确的判断电磁互感方向奠定了基础。

1.左右手法则概述

1.1 左手定则

物理学中的左手定则是指电磁学中判断电荷在磁场中所受力的方向的左手定则。左手平展,让磁感线穿过手心,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。

1.2右手定则

(1)判断磁场中感应电流的方向法则

右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁感线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(动生电动势)的方向。

(2)判断右手螺旋定则(安培定则)

用右手握螺线管,让四指弯向与螺线管的电流方向相同,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。直线电流的磁场的话,大拇指指向电流方向,另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向(磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向)。

2.左右手定则存在的不足

2.1 左右手容易混淆

除了电学和电磁学中涉及到左右手,在机械制***、地理学等领域都会借助左右手来判断一些物理量,因此高中物理中电学和电磁学的左右手法则容易产生混淆,很多情况下,同学一时紧张,就会手忙脚乱,根本不知道该出左手还是右手,从而造成判断结果的错误。

2.2 特殊情况下操作不方便

在左右法则具体操作的过程中,有时碰到被判断物体放置位置的特殊性,使得手的放置位置很别扭,甚至在手发生高角度扭曲的情况下,很容易造成判断的失误。

3. 左右手法则完善措施

3.1 区分左右手定则

3.1.1 “磁左电右,运垂变握”原则

对于电磁学部分电场“运动”“变化”产生磁场和磁场”运动””变化”产生“电场”的现象学过高中物理的人应该都知道,其对应的左右手法则也应该都了解,但是相信很多人对什么时候用左手还是右手都会有混淆的时候。如下介绍一种简单的记忆法则,有利于非常明了的运用左右手法则,

“磁左电右,运垂变握”,理解并熟记这个8字原则,便能够熟练的运用左右手法则。其中的“磁左”表示:如果是磁场“运动””变化”产生电场的用左手;“电右” 表示:如果是电场“运动””变化”产生磁场的用右手。“运垂”表示:如果是“运动”产生电场或磁场的,就让磁力线或电力线指向自己的左右手心,左右手母指的方向为运动方向,其他四指就是产生的电场或磁场的方向。“变握”表示:如果是”变化”产生电场或磁场的,就用左右手握住增加量,让母指的方向与增加量方向相同,那么其他四指的方向就是产生的电场或磁场的方向。

需要强调的是,这里的左右手的使用要根据“电变磁”用右手,“磁变电”用左手,如果能够熟练的记住并理解这8各自的原则,那么运用左右手定则来判断产生的电场或磁场就会非常简单多。

3.1.2 “左通力右生电”原则

“左通力右生电”原则是一种用于判断何时使用左手何时使用右手的常见方式。在高中物理的电磁学中,判断与力有关的基本都要使用左手,即所谓的左通力,其中的“力”字,最后一撇是向左,这样的来解释主要是为了便于记忆;当需要判断相关与电有关的如电流、电动势等物理量的方向时,则需要用到右手,即所谓的“右生电”,其中的“电”字,最后一撇是向右的,这样的解释同样是为了便于记忆。

3.2一种全新的右手定则

左右手定则固然好,但是一直以来如何区分左右手又引申出了新的需要记忆的一些原则,如果能够部分左右手,而是将所有的“电”“力”都能够统一的用一只手来判断,那就会避免混淆左右手定则。

3.2.1 全新右手定则概述

这种全新的右手定则阐述如下:把右手伸开,保持四指和大拇指在同一个平面上,并且处于相互垂直的位置。将准备好的右手放进磁场之中,且四指沿着磁场H方向,即磁力线的方向。当需要判断磁感应力的方向时(已知电流方向),如***1所示,保持大拇指指向沿着电流I的方向,且四指弯曲到垂直于手掌,此时四指的指向便是磁感应力F的方向;当需要判断感生电流I的方向即感生电动势方向(已知导体运动v方向),如***2所示,保持大拇指指向沿着导体运动v的方向,且四指弯曲到垂直于手掌,此时四指的指向便是感生电流I的方向。

3.2.2 全新右手定则与传统左右手定则效果对比

(1)如果如上***1所示的前提:已知磁场H方向,电流I方向,来判断力的方向,根据传统左右手法则,应选择左手,手心对准H方向,四指指向I方向,则大拇指所指方向即为垂直于纸面指向我们的方向,和全新右手定则四指弯曲方向一致,说明全新右手法则在判断力的功效上与传统的左手定则是一致的。

(2)如果如上***2所示的前提:已知磁场H方向,导体运动v的方向,来判断感生电流的方向,根据传统左右手法则,应选择右手,手心对准H方向,拇指指向v(如果导体带正电荷)方向,则四指所指方向即为垂直于纸面指向读者的方向,和全新右手定则四指弯曲方向一致,说明全新右手法则在判断感生电流的功效上与传统的右手定则是没有差异的。

结语

文章在总结传统左右手定则的基础上,指出了其在具体操作过程中存在的局限性,并通过经验的积累,提出了“磁左电右,运垂变握”和“左通力右生电”等原则,为有效的使用传统的左右手法则起到了促进作用,文章的最后还富有建设性的提出了一种全新的右手定则,和传统的左右手定则相比,这种全新的右手定则只靠“一只手”便可解决高中物理中的“力”、“电”方向判断问题。为高中同学快速准确的判断电磁互感方向奠定了基础。

参考文献

[1] 安徽省中学教师进修学院编. 高中物理复习提纲[M]. 合肥: 安徽人民出版社, 1960.

浅析高中物理中的左手法则和右手法则

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