李增華
1簡要【陰陽學(xué)說】
【陰陽學(xué)說】它扎根于中華大地這塊沃土,千百年來一直在流傳.提起【陰陽學(xué)說】這一理論.也許會有很多人感到陌生,但有句話:“男左女右”,可謂老幼皆知.這句“男左女右”就源自于“陰陽學(xué)說”.其基本思想就是一切事物都有陰陽兩種屬性,即對立統(tǒng)一屬性.一般地說,凡是明亮的、溫?zé)岬?、在上的、活動的、興奮的、強(qiáng)壯的、外向的、無形的、機(jī)能亢進(jìn)的,都是屬于陽;相對晦暗的、寒冷的、在下的、靜止的、抑制的、虛弱的、內(nèi)向的、有形的、機(jī)能衰退的,都是屬于陰.
本文中的“左手”為陽、“右手”為陰;“正電荷”為陽、“負(fù)電荷”為陰;“增大”為陽、“減小”為陰.這樣,“左手”對應(yīng)“正電荷”,對應(yīng)“磁通量增大”;“右手”對應(yīng)“負(fù)電荷”,對應(yīng)“磁通量減小”.
2把【左手定則】和【右手定則】修改為【左右手定則】的必要性
自西方文化傳入中國以來,就一直在運(yùn)用【左手定則】和【右手定則】作為判斷電磁現(xiàn)象中有關(guān)方向的問題.似乎沒人去更改它,專家學(xué)者無暇想它,對于在重點(diǎn)校就讀學(xué)子來說,根本就不是問題的問題,可對普通校的學(xué)生來說,在這兩個定則的使用上常出錯誤.究其原因,一是把兩個定則記混,二是在用【左手定則】判斷負(fù)電荷在磁場中受洛倫茲力的方向時,把運(yùn)動方向當(dāng)成電流的方向,三是原【左手定則】和【右手定則】在使用上,有時很復(fù)雜.
把【陰陽學(xué)說】應(yīng)用于物理教學(xué)中,可借此弘揚(yáng)中國傳統(tǒng)文化,讓學(xué)生感受到中國古代文明的思想,對處理現(xiàn)代科學(xué)問題時仍具有指導(dǎo)作用,而且有時比現(xiàn)代科學(xué)還科學(xué),讓學(xué)生感受到中國老祖宗的智慧的偉大,同時可激發(fā)學(xué)生愛國熱情.
對于電磁現(xiàn)象,不論是“磁生電”還是“電生磁”,其微觀本質(zhì)都是電荷定向移動時產(chǎn)生的.就安培力與洛倫茲力來說,安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì).洛倫茲力是在磁場中的電荷與磁場相對運(yùn)動時,受到的其所在磁場對它的作用力;對于導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生電動勢的問題,其微觀本質(zhì)是洛倫茲力作為非靜電力抗拒靜電力的結(jié)果;對于置于變化磁場里的電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的問題,是因?yàn)樽兓拇艌霎a(chǎn)生了感應(yīng)電場,導(dǎo)致了自由電荷定向移動的結(jié)果.既然,“磁生電”與“電生磁”的微觀本質(zhì)相同.那么,為什么對磁場中的通電導(dǎo)體受力問題,就非得用左手定則;對磁場中的運(yùn)動導(dǎo)體產(chǎn)生電動勢的問題,就非得右手定則呢?再有,在處理很多判斷感生電動勢及感應(yīng)電流方向的問題時,要用到【楞次定律】和【安培定則】[HJ1.9mm],這在使用上很復(fù)雜,那么能否換一個方法,使判斷更簡捷呢?
如果我們能換一個角度,換一個思路去思考這個問題,把原來的定則修改一下,情況就不同了.你會看到“電生磁”與“磁生電”的這一現(xiàn)象的兩個過程是那么的和諧與統(tǒng)一.
3【左右手定則】與【左右手螺旋定則】
依據(jù)陰陽學(xué)說,電與磁應(yīng)是物質(zhì)存在的兩種形式,也具有對立統(tǒng)一的陰陽兩種屬性,大的問題暫且不論.現(xiàn)只講本文的主題,正電荷為陽,對正電荷在磁場中的問題用左手;負(fù)電荷為陰,對負(fù)電荷在磁場中的問題用右手.磁通量增加為陽,對應(yīng)左手;磁通量減小為陰,對應(yīng)右手.修改后的定則——
【左右手定則】伸開手掌,四指并攏,拇指與四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),把手掌放入磁場中,讓磁感線穿入手心,四指指向電荷運(yùn)動的方向.那么大拇指的指向就是電荷在磁場中受的磁場力的方向.對正電荷用左手、對負(fù)電荷用右手;
【左右手螺旋定則】手握螺旋狀,拇指指向產(chǎn)生電磁感應(yīng)的磁場的磁感線方向,彎曲的四指指的是感應(yīng)電動勢的方向.對磁通量增加時用左手、對磁通量減小時用右手.
4【左右手定則】的應(yīng)用
4.1通電導(dǎo)體在磁場中受安培力的方向的判斷
(1)如用左手判斷,伸開左手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指向正電荷沿導(dǎo)線運(yùn)動的方向,則拇指的指向即為導(dǎo)體受安培力的方向.
(2)如用右手判斷,伸開右手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指向負(fù)電荷沿導(dǎo)線運(yùn)動的方向,則拇指的指向即為導(dǎo)體受安培力的方向、如圖1所示.
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4.2帶電粒子在磁場中受洛倫茲力的方向的判斷
⑴正電荷受洛倫茲力方向的判斷:伸開左手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指指向正電荷運(yùn)動的方向,則拇指的指向即為正電荷受洛倫茲力方向.
⑵負(fù)電荷受洛倫茲力方向的判斷:伸開右手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的方向,則拇指的指向即為負(fù)電荷受洛倫茲力方向.如圖2所示.
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4.3直導(dǎo)線在磁場中切割磁感線時產(chǎn)生的感生電動勢的方向的判斷
(1)如用左手判斷,伸開左手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指指向?qū)w運(yùn)動方向,(即正電荷在導(dǎo)體的約束力作用下,在垂直直導(dǎo)線方向的分運(yùn)動的方向),則拇指的指向端積累正電荷,為電源的正極,另一端為電源的負(fù)極.
(2)如用右手判斷,伸開右手,四指并攏,拇指與四指垂直,讓磁感線穿入手心,使四指向?qū)w運(yùn)動方向,(即負(fù)電荷在導(dǎo)體的約束力作用下,在垂直直導(dǎo)線方向的分運(yùn)動的方向),則拇指的指向端積累負(fù)電荷,為電源的負(fù)極,另一端為電源的正極.如圖3所示.
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5【左右手螺旋定則】的應(yīng)用——閉合電路中產(chǎn)生的感生電動勢、感生電流的方向的判斷
(1)當(dāng)穿過回路的磁通量增大時,用左手握螺旋狀,拇指指磁場方向,彎曲的四指指的便是感生電動勢或感生電流的方向;
(2)當(dāng)穿過回路的磁通量減小時,用右手握螺旋狀,拇指指磁場方向,彎曲的四指指的便是感生電動勢或感生電流的方向.如圖4所示.
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這樣,對于電磁現(xiàn)象的電生磁與磁生電的兩個過程相關(guān)量的方向的判斷,左手和右手都可用.只是在運(yùn)用上,左為陽為正,對正電荷用左手.右為陰為負(fù),對負(fù)電荷用右手;磁通量增大為陽,用左手;磁通量減小為陰,用右手.