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摘要:高中物理电磁学部分的"右手定则"和"左手定则"是高中物理教学的难点。在教学的过程中,老师与学生都有这样一种感受,"右手定则"和"左手定则"虽实用,但具体应用时容易混淆。尤其是遇到即要用"右手定则",又要用"左手定则"的问题时,更是不知所措。老师们也想了很多形象的记忆方法,如口诀"左力右电"等,当时间一长,都可能记错。也有老师通过研究把"右手定则"和"左手定则"统一为"新右手定则"或"新左手定则",但这些新定则理解运用起来有难度,不符合学生的学习实际,也不符合物理学传统,不利于后续学习。本文基于学生学习的实际(在学习"右手定则"之前已熟练掌握"左手定则"和"楞次定律"),对是否有必要再学习"右手定则"进行分析并给出建议。
关键词:高中物理;右手定则;必要性思考
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)07-0199-02
1运用右手定则与左手定则分析问题的常规思路
1.1左手定则。
已知电流方向和磁感线方向,判断通电导体在磁场中受力方向。如图1所示,伸开左手,让磁感线穿入手心(手心对准N极,手背对准S极), 四指指向电流方向 ,那么大拇指的方向就是导体受力方向。 力F的方向垂直于电流I与磁场强度B所在平面,即力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B。
1.2右手定则。
确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的感应电流方向的定则。如图2所示,伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向感应电流的方向。
1.3运用右手定则与左手定则分析问题的常规思路。
例1:如图3所示,导线ab在匀强磁场中向右运动,求:导线ab所受的安培力方向。
分析:先根据右手定则判断出电流方向为b流向a,再根据左手定则判断出导线ab所受的安培力方向水平向左。
2运用左手定则与楞次定律分析相关问题的新思路
2.1楞次定律。
楞次定律是电磁感应现象中用来判断感应电流方向的基本定律。它是指:感应电流的方向,总是使得它所产生的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即感应电流带来的后果总是与引起感应电流的原因相对抗。而感应电流在原磁场中会受到安培力就是带来的后果之一。
2.2运用左手定则与楞次定律分析相关问题的新思路。
上例题可以这样分析:根据楞次定律可知导线ab所受的安培力F会阻碍导线ab运动,根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线ab所受的安培力方向水平向左,再根据左手定则可知电流方向为b流向a,如图4所示。
例2:如图5所示,导线在匀强磁场中沿光滑斜面向上运动,求:导线中电流的方向和所受的安培力方向。
分析:根据楞次定律可知导线所受的安培力F会阻碍导线运动,即如图6所示沿虚线左侧方向。根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线所受的安培力方向如图7所示。再根据左手定则可知电流方向垂直纸面向外,如图8所示。
例3:如图9所示,导线在匀强磁场中沿光滑斜面向上运动,求:导线中电流的方向和所受的安培力方向。
分析:根据楞次定律可知导线所受的安培力F会阻碍导线运动,即如图10所示沿虚线左侧方向。根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线所受的安培力方向如图11所示。再根据左手定则可知电流方向垂直纸面向里,如图12所示。
综上所述,需要用右手定则才能解决的问题,其实运用左手定则和楞次定律就完全可求解,笔者在教学实践中一直这样处理相关内容,取得很好的效果。而左手定则和楞次定律又是学生学习右手定则之前就已经熟练掌握的。有了左手定则和楞次定律,没有必要再学习右手定则。所以笔者建议高中物理可以不必讲授右手定则,这样既避免了左、右手定则混乱,又可以加深学生对左手定则和楞次定律的理解和运用,更能加深对相关物理情境的理解。
关键词:高中物理;右手定则;必要性思考
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)07-0199-02
1运用右手定则与左手定则分析问题的常规思路
1.1左手定则。
已知电流方向和磁感线方向,判断通电导体在磁场中受力方向。如图1所示,伸开左手,让磁感线穿入手心(手心对准N极,手背对准S极), 四指指向电流方向 ,那么大拇指的方向就是导体受力方向。 力F的方向垂直于电流I与磁场强度B所在平面,即力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B。
1.2右手定则。
确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的感应电流方向的定则。如图2所示,伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向感应电流的方向。
1.3运用右手定则与左手定则分析问题的常规思路。
例1:如图3所示,导线ab在匀强磁场中向右运动,求:导线ab所受的安培力方向。
分析:先根据右手定则判断出电流方向为b流向a,再根据左手定则判断出导线ab所受的安培力方向水平向左。
2运用左手定则与楞次定律分析相关问题的新思路
2.1楞次定律。
楞次定律是电磁感应现象中用来判断感应电流方向的基本定律。它是指:感应电流的方向,总是使得它所产生的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即感应电流带来的后果总是与引起感应电流的原因相对抗。而感应电流在原磁场中会受到安培力就是带来的后果之一。
2.2运用左手定则与楞次定律分析相关问题的新思路。
上例题可以这样分析:根据楞次定律可知导线ab所受的安培力F会阻碍导线ab运动,根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线ab所受的安培力方向水平向左,再根据左手定则可知电流方向为b流向a,如图4所示。
例2:如图5所示,导线在匀强磁场中沿光滑斜面向上运动,求:导线中电流的方向和所受的安培力方向。
分析:根据楞次定律可知导线所受的安培力F会阻碍导线运动,即如图6所示沿虚线左侧方向。根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线所受的安培力方向如图7所示。再根据左手定则可知电流方向垂直纸面向外,如图8所示。
例3:如图9所示,导线在匀强磁场中沿光滑斜面向上运动,求:导线中电流的方向和所受的安培力方向。
分析:根据楞次定律可知导线所受的安培力F会阻碍导线运动,即如图10所示沿虚线左侧方向。根据左手定则又知安培力F的方向即垂直电流I,又垂直磁场强度B,所以导线所受的安培力方向如图11所示。再根据左手定则可知电流方向垂直纸面向里,如图12所示。
综上所述,需要用右手定则才能解决的问题,其实运用左手定则和楞次定律就完全可求解,笔者在教学实践中一直这样处理相关内容,取得很好的效果。而左手定则和楞次定律又是学生学习右手定则之前就已经熟练掌握的。有了左手定则和楞次定律,没有必要再学习右手定则。所以笔者建议高中物理可以不必讲授右手定则,这样既避免了左、右手定则混乱,又可以加深学生对左手定则和楞次定律的理解和运用,更能加深对相关物理情境的理解。