電磁感應(yīng)定律中電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過楞次定律或右手定則來確定。右手定則內(nèi)容:伸平右手使姆指與四指垂直,手心向著磁場(chǎng)的N極,姆指的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向一致,四指所指的方向即為導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向相同)。楞次定律指出:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化。簡(jiǎn)而言之,就是磁通量變大,產(chǎn)生的電流有讓其變小的趨勢(shì);而磁通量變小,產(chǎn)生的電流有讓其變大的趨勢(shì)。
右手定則概念
“右手定則“又叫發(fā)電機(jī)定則,用它來確定在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(感應(yīng)電流)的方向。
電磁學(xué)中,右手定則判斷的主要是與力無關(guān)的方向。如果是和力有關(guān)的則全依靠左手定則。即,關(guān)于力的用左手,其他的(一般用于判斷感應(yīng)電流方向)用右手定則。(這一點(diǎn)常常有人記混,可以發(fā)現(xiàn)“力”字向左撇,就用左手;而“電”字向右撇,就用右手)記憶口訣:左通力右生電。還可以記憶為:因電而動(dòng)用左手,因動(dòng)而電用右手,方法簡(jiǎn)要:右手手指沿電流方向拳起,大拇指伸出,觀察大拇指方向。
可以用右手的手掌和手指的方向來記憶導(dǎo)線切割磁感線時(shí)所產(chǎn)生的電流的方向,即:伸開右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線從手心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь運(yùn)動(dòng)方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。這就是判定導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流方向的右手定則。右手定則判斷線圈電流和其產(chǎn)生磁感線方向關(guān)系以及判斷導(dǎo)體切割磁感線電流方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系。
右手定則計(jì)算方法
電流元I1dι對(duì)相距γ12的另一電流元I2dι的作用力df12為:
μ0I1I2dι2&TImes;(dι1&TImes;γ12)
df12=─────────────
4πγ123
式中dι1.dι2的方向都是電流的方向;γ12是從I1dι指向I2dι的徑矢。安培定律可分為兩部分。其一是電流元Idι(即上述I1dι)在γ(即上述γ12)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)為
μ0Idι&TImes;γ
dB=───────
4πγ3
這是畢-薩-拉定律。其二是電流元Idl(即上述I2dι2)在磁場(chǎng)B中受到的作用力df(即上述df12)為:
df=Idι&TImes;B
右手定則的操作方法
右手平展,使大拇指與其余四指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場(chǎng)中,若磁感線垂直進(jìn)入手心(當(dāng)磁感線為直線時(shí),相當(dāng)于手心面向N極),大拇指指向?qū)Ь運(yùn)動(dòng)方向,則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流(動(dòng)生電動(dòng)勢(shì))的方向。一般知道磁場(chǎng)、電流方向、運(yùn)動(dòng)方向的任意兩個(gè),讓你判斷第三個(gè)方向。
(這段在人教物理選修3-2,第一單元中有提及)
右手螺旋定則:(即安培定則)用右手握螺線管,讓四指彎向與螺線管的電流方向相同,大拇指所指的那一端就是通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)的N極。直線電流的磁場(chǎng)的話,大拇指指向電流方向,另外四指彎曲指的方向?yàn)榇鸥芯的方向(磁場(chǎng)方向或是小磁針北極所指方向或是小磁針受力方向)。
右手定則注意事項(xiàng)
應(yīng)用右手定則時(shí)要注意對(duì)象是一段直導(dǎo)線(當(dāng)然也可用于通電螺線管),而且速度v和磁場(chǎng)B都要垂直于導(dǎo)線,v與B也要垂直。
右手定則能用來判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,如用右手發(fā)電機(jī)定則判斷三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。
產(chǎn)生右手定則的原因在于,電,磁,質(zhì)量構(gòu)成的三維,右手定則代表電維,磁維,質(zhì)量信息梯度維。
在區(qū)分右手定則與左手定則的問題上,有四字口訣:左力右感。
參見左手定則與右手定則。
右手定則的物理運(yùn)用
確定在外磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線內(nèi)感應(yīng)電流方向的定則,又稱電機(jī)定則。也是感應(yīng)電流方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向、磁力線方向之間的關(guān)系判定法則。
手平放狀適用于發(fā)電機(jī)手心為磁場(chǎng)方向,大拇指為物體運(yùn)動(dòng)方向,手指為電流方向,確定導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)在導(dǎo)體中產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)方向的定則。右手定則的內(nèi)容是:伸開右手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi),把右手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿入手心,大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向,則其余四指指向動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向與產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同。
右手定則確定的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向符合能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。
右手定則也可以視為楞次定律的一種特殊情況。
剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律中,力矩的方向服從右手定則,即四指從r的方向向F的方向沿小于π的角度方向環(huán)繞,拇指所代表的方向就是力矩的方向。