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左手定則

鎖定
左手定則是判斷通電導線處於磁場中時,所受安培力 F (或運動)的方向、磁感應強度B的方向 以及通電導體棒的電流I三者方向之間的關係的定律。左手定則和右手定則是在高中物理教材中電磁學部分出現的,是電磁學部分的重點之一。
左手定律是兩個向量叉乘判斷力方向的簡化形式。
中文名
左手定則
外文名
left-hand rule;Fleming's rule
類    別
定律
適用範圍
物理學(電磁學)
作    用
判斷安培力、洛倫茲力的方向
發明者
約翰.安布羅斯.弗萊明

左手定則歷史

左手定則,是英國電機工程師約翰.安布羅斯.弗萊明(JohnAmbroseFleming,1849-1945)提出的。1885年,弗萊明擔任英國倫敦大學電機工程學教授,由於學生經常弄錯磁場,電流和受力的方向。於是,他想用一個簡單的方法幫助學生記憶。“左手定則”由此誕生了。 [1] 

左手定則弗萊明的左手定則

弗萊明的左手定則 弗萊明的左手定則
將左手的食指,中指和拇指伸直,使其在空間內相互垂直。食指方向代表磁場的方向(從N級到S級),中指代表電流的方向(從正極到負極),那拇指所指的方向就是受力的方向。使用時可以記住,中指,食指,拇指指代“電,磁,力”。 [1] 

左手定則主要應用

判斷安培力
導線在磁場中力的方向。根據左手定則:伸開左手,使拇指與其他四指垂直且在一個平面內,讓磁感線從手心流入,四指指向電流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即導體受力方向)。
判斷洛倫茲力
將左手掌攤平,讓磁感線穿過手掌心,四指表示電流方向,則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。注意,運動電荷是正的,大拇指的指向即為洛倫茲力的方向。反之,如果運動電荷是負的,仍用四指表示電荷運動方向,那麼大拇指的指向的反方向為洛倫茲力方向。 [2] 
兩者關係:
安培力是導體內定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力。
當電流方向與磁場平行時,電荷的定向移動方向也與磁場方向平行,所受洛倫茲力為零,其合力安培力也為零。
洛倫茲力不做功是因為力的方向與粒子的運動方向垂直,根據功的公式W=FScosθθ=90°時,W=0。安培力與導線中的電流方向垂直,與導線的運動方向並不一定垂直,一般情況是在同一直線上的,因此安培力做功不為0。

左手定則叉乘法與左手定則

左手展平,四指併攏,拇指與四指呈90度夾角。讓第一個矢量的箭頭刺向左掌心,並使四指指根到指尖方向與第二個矢量指向相同,拇指指根到指尖的方向就是第三個矢量的方向。
叉乘法説明左手定則是為了簡便判斷“磁”“力”“電”三者方向關係尋求的簡便方法。

左手定則注意事項

1、左手定則不是左手螺旋定則。關於左、右手定則有:左手定則、右手定則、右手螺旋定則,而沒有左手螺旋定則。 [3] 
2、關於高中物理中左手右手的口訣:左力右電,意思為左手定則用來判斷力的方向,右手定則用來判斷電的方向。
凡是磁場對電流產生作用力的問題,無論是判定磁場方向、電流方向,還是安培力方向,均使用左手定則判定。 [5] 

左手定則右手定則與安培定則

右手定則:右手平展,使大拇指與其餘四指垂直,並且都跟手掌在一個平面內。把右手放入磁場中,若磁感線垂直進入手心(當磁感線為直線時,相當於手心面向N極),大拇指指向導線運動方向,則四指所指方向為導線中感應電流(動生電動勢)的方向。一般知道磁場、電流方向、運動方向的任意兩個,讓你判斷第三個方向。 [4] 
安培定則,也叫右手螺旋定則,是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係的定則。通電直導線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導線,讓大拇指指向電流的方向,那麼四指的指向就是磁感線的環繞方向;通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,讓四指指向電流的方向,那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。
參考資料
  • 1.    孫翠翠.科學概念 basic of science:科學概念期刊,2014 :P98-99
  • 2.    朱具德. 淺談左手定則教學[J]. 物理之友, 2016(5):25-28.
  • 3.    李傳新. 左手定則,右手定則與右手螺旋定則[J]. 荊楚理工學院學報, 2000(3):40-43.
  • 4.    李飛躍, 範亞穎. 如何用“右手定則”判斷安培力[J]. 中學物理, 2015, 33(11).
  • 5.    宋巖.辨析:安培定則、左手定則、右手定則的應用[J].中學生數理化:高二數學、高考數學,2013(11):24-25