对比“实验”合并“定则”

对比“实验”合并“定则”

吴兴琼

湖北省仙桃市毛嘴高级中学（433008）吴兴琼

【摘要】在判断磁场对通电导体的安培力及磁场对运动电荷的洛伦兹力时用左手定则，在判断导体切割磁感线产生感应电流或感应电动势时用右手定则。遇到较为复杂的电磁问题时许多学生容易混淆。为了减轻学生负担，我们可以把左手定则与右手定则合并起来统一使用左手定则，即四指表示原因，大拇指表示结果，或四指表示电流方向，大拇指表示安培力方向。

【关键词】对比“实验”左手定则右手定则合并

普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1第三章《磁场》，学生通过实验观察、分析知道：在判断磁场对通电导体的作用力（安培力）以及磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）的方向时，是用左手定则判断的。物理选修3-2第四章《电磁感应》，学生同样通过实验观察、分析知道：在判断导体在磁场中作切割磁感线运动而产生感应电流或感应电流动势的方向时，是用右手定则判断的；在涉及磁场和电磁感应的综合问题时，由于一时要用左手，一时要用右手，学生稍不小心，很容易出现错误。特别是时间一久，很多学生就记不清在什么情况下应该用左手，在什么情况下应该用右手。为了解决这一问题，我们在教学中可以重复两个实验，通过综合对比，让学生找到两个实验的实质，使左手定则和右手定则进行合并，即不管是磁场对电流或运动电荷的作用问题，还是导体切割磁场线产生感应电流的问题，统统用左手定则来判定。合并的方法有两种：

方法一的具体作法是：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，设想把手掌放入磁场中，让磁感线从掌心进入，并使四指指向原因或条件的方向，那么大拇指所指的方向就是结果的方向。在用这个办法判断磁场对通电导体作用力时，原因指的是电流的方向，结果指的是安培力方向。在判断磁场对运动电荷的作用力时，原因是电荷由于运动而产生的等效电流方向，结果指的是洛伦兹力的方向。在判断电磁感应中导体切割磁感线产生感应电流的问题时，原因是导体的运动的方向，结果是感应电流或感应电动势的方向。

方法二的具体做法是：保留教材书中关于左手定则的全部含义，即伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，四指表示的仍是电流（包括感应电流或感应电动势）的方向，大拇指始终表示磁场力的方向。把左手定则应用到电磁感应现象时，分两步：第一步是寻找规律，通过一些具体的实验事实让学生明白，若让大拇指与导体切割磁感线运动的方向相反（即感应电流所受安培力的方向），则四指表示的就是感应电流的方向。第二步是巩固提高，这个方法告诉我们：在电磁感应现象中，由于大拇指表示的是磁场力的方向，而磁场对感应电流的作用力（安培力）是阻碍导体的运动，这样学生明白了在电磁感应问题中应用左手定则时和在磁场对电流的作用问题中应用左手定则是一样的，始终是让大拇指与磁场力即安培力的方向相同，而四指与电流方向相同。

这两种合并方法第二种较好：其一，它的含义比较简洁，不必对不同情况下的原因或结果作过多的分析，因而更易被学生所接受，使用起来出差错的机会也少。其二，由于它指出了通电导体在磁场中受磁场力的作用运动时磁场力是动力，而在电磁感应中导体因为运动而产生感应电流时磁场力是阻力，因而对分析电磁现象中的受力情况很有帮助。比如在导电滑轨问题中，只要知道导体垂直磁感线的分运动的方向，就可以根据它是属于那一类现象而直接得到磁场力的方向，而不必摊开手掌来判断。我们都知道，有些电磁现象的受力问题，用摊开手掌的办法判断是很难的，若使用这个观点，则很容易解决。其三，由于它指出了这两种情况下磁场力是动力还是阻力，因此，磁场力做正功还是做负功显而易见，也就是指出了这两个电磁现象中能量转化的方向，当通电导体在磁场中运动时，由于电磁力做正功，所以电能转化为其它形式的能。当导体因切割磁感线运动而产生感应电流时，由于磁场力做了负功，所以是其它形式的能转化为电能，因此，这个方法有助于学生对能的转化和守恒定律的建立和理解，而掌握能的转化和守恒定律是物理教学中非常重要的任务。同时，两种定则合并后减轻了学生的负担，学生综合分析实验的能力得到了提高，对培养学生学习物理的兴趣和树立信心也很有益处。

参考文献

１普通高中课程标准实验教科书物理

２物理教师手册

３物理教学与研究