物理磁场左手定则与右手定则运用(简单好用的左右手定则---判断电和磁的相互作用)

我们进入电气时代已经很久了,仿佛一切都很自然。奠定今天电磁学发展的一些基本发现,都是19世纪以前的事了。就拿很重要的安培定律来说,就是一项很基础又很重要的发现。

人们很早发现电和磁现象,但是没有人知道他们之间有什么联系。直到1820年9月11日,在法国科学院召开会议,主题是由物理学家阿拉果报告奥斯特关于电流能够产生磁场的新发现,他现场演示实验,让大家目睹了电流作用磁针的现象。法国科学家们受到极大震动,他们一向认为电和磁没有联系的观念在事实面前被击得粉碎。安培是一位易于接受科学事实的科学家,他在讨论过程中提出既 然电流能够像磁石一样吸引小磁针,那么由此可以推断,导线中的电流也能够相互作用。

物理磁场左手定则与右手定则运用(简单好用的左右手定则---判断电和磁的相互作用)(1)

据说,安培听完报告后,到科学院门口等人,脑海中浮现出两条平行导线中电流的作用问题。正想得入神,略微抬头,突然发现前边有一块黑板,于是从口袋掏出一支粉笔在黑板上计算起来。但这是一辆马车上的黑板,马车走后,也带走安培的那些计算。回到在实验室,安培用不同的电源和导线反复进行实验。有时候,他把导线折成方框后通上电流,有时又把导线对折再通电流,他还把导线做成螺旋形或圆形通以电流。用以观察电流的之间的相互作用。

在大量实验事实的基础上,安培通过精心研究,用了不到一个月的时间,就向科学院提交了三篇有关的研究论文,报告了他一生中最伟大的发现也是后来电磁学中的基本规律:不仅电流对磁针有作用,而且两个电流之间也有相互作用。

在两根平行的通电导体中,如果电流的方向相同,它们就互相吸引;电流的方向相反,它们就互相排斥。 沿着这个研究道路,安培继续探索,在后来的研究中又取得了大量成果。1822年,他发现了电流之间相互作用的规律——安培定律。 同时,确定了判断电流磁场方向的安培定则和判断磁场对电流作用力方向的左手定则。

什么是左手定则?左手的三根手指。将左手的食指,中指和拇指伸直,使其在空间内相互垂直。食指方向代表磁场的方向(从N级到S级),中指代表电流的方向(从正极到负极),那拇指所指的方向就是受力的方向。使用时可以记住,中指,食指,拇指指代“电,磁,力”。

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具体如下,已知电流方向判断导线在磁场中力的方向。根据左手定则:伸开左手,使拇指与其他四指垂直且在一个平面内,让磁感线从手心流入,四指指向电流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即导体受力方向)

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判断洛伦兹力的时候,同样的方法,将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示电流方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。

这里需要说明的是,洛伦兹力是某个粒子(如电荷)在磁场中的的受力情况,而安培力是导体杆或导线在磁场中的受力。实际上,导体中的电流正是大量带电粒子运动的宏观现象。安培力是导体内定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。当电流方向与磁场平行时,电荷的定向移动方向也与磁场方向平行,所受洛伦兹力为零,其合力安培力也为零。

什么是右手定则? 把右手平展,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,让磁感线从掌心进入(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的方向。可见,一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两个,让你判断第三个方向。

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什么是右手螺旋定则?也叫安培定则,是表示电流和电流激发 磁场的磁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,让大拇指指向电流的方向,那么四指指向就是磁感线的环绕方向。

物理磁场左手定则与右手定则运用(简单好用的左右手定则---判断电和磁的相互作用)(5)

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,让四指指向电流的方向,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

物理磁场左手定则与右手定则运用(简单好用的左右手定则---判断电和磁的相互作用)(6)

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