电磁学中的几个重要的定则.docx

1、左手定则左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内把左手放入磁场 中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向左手定则仍然可用于电动机的场景，因闭合电路中在磁场的作用下，产生力，左手平 展，手心对准N极，大拇指与并在一起的四指垂直，四指指向电流方向，大拇指所 指的方向为受力方向恒定的磁场只能施力于运动的电荷•这是因为一个磁场可能有 运动的电荷产生，故可能施力于运动电荷，而磁场不可能有静止电荷产生，因而也不可 能施力于静止电荷•而这个力一直垂直于粒子的运动方向，所以不可能改变粒子的运 动速度的大小•所以恒定的磁场也不可能把能量传输给运动的电荷 •磁场可以改变电荷的运动方向，电场可以改变电荷的运动速度•当你把磁铁的磁感线和电流的磁感线都画出来的时候，两种磁感线交织在一起， 按照向量加法，磁铁和电流的磁感线方向相同的地方，磁感线变得密集；方向相反的 地方，磁感线变得稀疏磁感线有一个特性就是，每一条同向的磁感线互相排斥！磁 感线密集的地方“压力大”，磁感线稀疏的地方“压力小”于是电流两侧的压力不 同，把电流压向一边拇指的方向就是这个压力的方向。

区分与右手定则 （即磁场产生磁感线，磁感线产生压力）适用情况电流方向与磁场方向垂直2、右手定则电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向如果是和力有关的则全依靠 左手定则即，关于力的用左手，其他的（一般用于判断感应电流方向）用右手定则这一点常常有人记混，可以发现“力”字向左撇，就用左手；而“电”字向右撇， 就用右手）记忆口诀：左通力右生电电磁学中，右手定则的示意图材料力学中，右手螺旋定则是用来断定电磁铁的 N、S极四肢弯曲就好像手里拿着 螺线管，四指弯向表示电流环绕方向，（一定要看手背）则大拇指的指向为N极方向3、安培定则安培定则，也叫右手螺旋定则，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，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；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，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管 的N极直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用环形电流可看成多段小直线电流组 成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度 的方向。

叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向直线电流的安培定则是 基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对 电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷 运动方向相反在H.C.奥斯特电流磁效应实验及其他一系列实验的启发下 ，A.-M.安培认识到磁现象的本质是电流，把涉及电流、磁体的各种相互作用归结为电流之间的相互作 用，提出了寻找电流元相互作用规律的基本问题为了克服孤立电流元无法直接测量 的困难，安培精心设计了 4个示零实验并伴以缜密的理论分析，得出了结果但由 于安培对电磁作用持超距作用观念，曾在理论分析中强加了两电流元之间作用力沿连 线的假设，期望遵守牛顿第三定律，使结论有误上述公式是抛弃错误的作用力沿连 线的假设，经修正后的结果应按近距作用观点理解为，电流元产生磁场，磁场对其 中的另一电流元施以作用力安培定律与库仑定律相当，是磁作用的基本实验定律 ，它决定了磁场的性质,提供了计算电流相互作用的途径4、楞次定律 感应电动势趋于产生一个电流，该电流的方向趋于阻止产生此感应电动势的磁通的变化 楞次定律（Lenz law）是一条电磁学的定律，从电磁感应得出感应电动势的方向。

其可确定 由电磁感应而产生之电动势的方向它是由俄国物理学家海因里希•楞次（HeinrichFriedrich Lenz）在1834年发现的楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体 现楞次定律还可表述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化I楞次定律注意：“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时方向相反，原磁通量减小时方向相同；“阻 碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的1833年，楞次在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律, 称为楞次定律（Lenz law ）楞次定律可表述为：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的 变化楞次定律也可简练地表述为：感应电流的效果，总是阻碍引起感应电流的原因楞（"ng）次定律的表述可归结为: “感应电流的效果总是反抗引起它的原因如果回路上的感应电流是由穿过该回路的磁 通的变化引起的，那么楞次定律可具休表述为：“感应电流在回路中产生的磁通总是反抗（或 阻碍）原磁通的变化我们称这个表述为通量表述，这里感应电流的“效果”是在回路中 产生了磁通；而产生感应电流的原因则是“原磁通的变化”。

可以用四个字来形象记忆“来 阻去留”艸，扁aildtfiiadhfc.出Hit狂邑苗ilut档如果感应电流是由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的，那么楞次定律可具体表 述为：“运动导体上的感应电流受的磁场力（安培力）总是反抗（或阻碍）导体的运动 我们不妨称这个表述为力表述，这里感应电流的“效果”是受到磁场力；而产生感应电流的''原因”是导体作切割磁感线的运动从楞次定律的上述表述可见，楞次定律并没有直接指出感应电流的方向，它只是概括了确定 感应电流方向的原则，给出了确定感应电流的程序要真正掌握它，必须要求对表述的涵义 有正确的理解，并熟练掌握电流的磁场及电流在磁场中受力的规律以“通量表述”为例，要点是感应电流的磁通反抗引起感应电流的原磁通的变化，而不 是反抗原磁通如果原磁通是增加的，那么感应电流的磁通要反抗原磁通的增加，就一定与原磁通的方向相反；如果原磁通减少，那么感应电流的磁通要反抗原磁通的减少，就一定与 原磁通的方向相同在正确领会定律的上述涵义以后，就可按以下程序应用楞次定律判断感 应电流的方向：a.穿过回路的原磁通的方向，以及它是增加还是减少；b.根据楞次定律表述 的上述涵义确定回路中感应电流在该回路中产生的磁通的方向;c.根据回路电流在回路内部 产生磁场的方向的规律（右手螺旋法则），由感应电流的磁通的方向确定感应电流的方向。

以力表述为例，其要点是感应电流在磁场中受的安培力的方向，总是与导体运动的方向 成钝角，从而阻碍导体的运动.因此应用它来确定感应电流的程序是：a.明确磁场B的方 向和导体运动的方向；b.根据楞次定律的上述涵意明确感应电流受安培力的方向；c.根据安 培力的规律确定感应电流的方向可见正确掌握楞次定律并能应用，不仅要求准确理解其涵义，还必须掌握好电流的磁场 和电流在磁场中受力（安培力）的规律在楞次于1834年发表楞次定律时无磁通这一概念（磁通概念是法拉第于1846年才提出 来的），因此定律不可能具有现在的表述形式楞次是在综合法拉第电磁感应原理（发电机 原理）和安培力原理的基础上，以“电动机发电机原理”的形式提出这个定律的其基本思 想是：用电动机原理代替发电机原理来确定感应电流的方向，即：导线回路在磁场中运动时, 产生感应电流（即发电机的电流）的方向，与通电导体回路在磁场力作用下作相同运动时、 应通过的电流（电动机电流）的方向相反.以两个端面互相平行的线圈为例，使A线圈固 定, B线圈可移动.若令A线圈通以电流，让B线圈向A运动，则B线圈上将产生感应电流 用“电动机发电机原理”判断此感应电流的方向的程序如下：假定B作为电动机线圈，通电 后受A线圈电流磁场的作用力而向着A运动（电动机），根据安培力规律（或电动机原理）， 要求B线圈的电流应与A线圈的电流有相同的绕行方向。

于是根据楞次的“电动机发电机原 理”所求B线圈上的感应电流的绕行方向与A线圈上电流的绕行方向相反楞次本人对定律的叙述似乎直接涉及到感应电流的方向但要作出判断仍然必须通过 “对作相同运动的电动机的电流”方向作出判断之后，才能确定由导线在磁场中运动产生的 感应电流的方向，故实际上仍然只是给出了确定感应电流方向的原则，必须在对电动机原理 有充分掌握的基础上，按一定的程序确定感应电流的方向楞次定律的实质楞次定律可以有不同的表述方式，但各种表述的实质相同，楞次定律的实质是：产生感 应电流的过程必须遵守能量守恒定律，如果感应电流的方向违背楞次定律规定的原则，那么 永动机就是可以制成的下面分别就三种情况进行说明：（1）如果感应电流在回路中产生的磁通量加强引起感应电流的原磁通变化，那么，一 经出现感应电流區］1了-弾楞次定律，引起感应电流的磁通变化将得到加强，于是感应电流进一步增加，磁通变化也进一步加 强……感应电流在如此循环过程中不断增加直至无限这样，便可从最初磁通微小的变化中 （并在这种变化停止以后）得到无限大的感应电流这显然是违反能量守恒定律的楞次定 律指出这是不可能的，感应电流的磁通必须反抗引起它的磁通变化，感应电流具有的以及消 耗的能量，必须从引起磁通变化的外界获取。

要在回路中维持一定的感应电流，外界必须消 耗一定的能量如果磁通的变化是由外磁场的变化引起的，那么，要抵消从无到有地建立感 应电流的过程中感应电流在回路中的磁通，以保持回路中有一定的磁通变化率，产生外磁场 的励磁电流就必须不断增加与之相应的能量，这只能从外界不断地补充2） 如果由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的感应电流在磁场中受的力（安 培力）的方向与运动方向相同，那么，感应电流受的磁场力就会加快导体切割磁感线的运动， 从而又增大感应电流如此循环，导体的运动将不断加速，动能不断增大，电流的能量和在 电路中损耗的焦耳热都不断增大，却不需外界做功，这显然是违背能量守恒定律的楞次定 律指出这是不可能的，感应电流受的安培力必须阻碍导体的运动，因此要维持导体以一定速 度作切割磁感线运动，在回路中产生一定的感应电流，外界必然反抗作用于感应电流的安培 力做功3） 如果发电机转子绕组上的感应电流的方向，与作同样转动的电动机转子绕组上的 电流方向相同，那么发电机转子绕组一经转动，产生的感应电流立即成了电动机电流，绕组 将加速转动，结果感应电流进一步加强，转动进一步加速如此循环，这个机器既是发电机， 可输出越来越大的电能，又是电动机，可以对外做功，而不花任何代价（除使转子最初的一 动而外），这显然是破坏能量守恒定律的永动机。

楞次定律指出这是不可能的，发电机转子 上的感应电流的方向应与转子作同样运动的电机电流的方向相反综上所述，楞次定律的任何表述，都是与能量守恒定律相一致的概括各种表述“感应 电流的效果总是反抗产生感应电流的原因”，其实质就是产生感应电流的过程必须遵守能量 守恒定律学习难点分析从静到动的一个飞跃：学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于 “静态场”考虑，而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关 系，是一种“动态场”，并且“静到动”是一个大的飞跃，所以学生理解起来要困难一些 内容、关系的复杂性楞次定律”涉及的物理量多，关系复杂产生感应电流的原磁场与 感应电流的磁场两者都处于同一线圈中，且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化，它们之 间既相互依赖又相互排斥如果不明确指出各物理量之间的关系,使学生有一个清晰的思路， 势必造成学生思路混乱，影响学生对该定律的理解学生知识、能力的不足要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力，而大多数学生抽象思维和空间想象能 力还不是很强，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出。