磁場中通電導(dǎo)線受力方向判定方法的改進

劉月錕

高中物理對電流產(chǎn)生磁場的判斷使用安培定則，也叫右手定則，對磁場中通電導(dǎo)線受力方向的判定，使用左手定則，對磁場中運動導(dǎo)線的感應(yīng)電流方向的判定，使用右手定則；在不同情況下使用的判定方法不同，給記憶和理解造成了一定難度.在三種判定方法中，磁場中通電導(dǎo)線受力方向的判定使用左手定則，對磁場中通電導(dǎo)線受力方向的判定是否可以使用右手定則？答案是肯定的，而且使用起來更方便.

1通電導(dǎo)線受力公式

在高中電磁學(xué)部分，磁場中通電導(dǎo)線的受力公式為：F=ILB，其中電流I的方向與磁感應(yīng)強度B的方向垂直；當(dāng)電流I的方向與磁感應(yīng)強度B的夾角為θ時，受力公式為：F=ILBsinθ.F的方向用左手定則判定.

2向量叉積

在高中數(shù)學(xué)空間向量部分，關(guān)于向量的叉積，有以下結(jié)論：

給定兩個不共線的空間向量a、b，它們的叉積是滿足下列條件的向量c：

（1）c同時垂直于a和b；

（2）a，b，c構(gòu)成右手系；

（3）|c|=|a||b|sin；

表示為：c=a×b

大小為：|a||b|sinθ，θ表示a和b之間的角度（0°≤θ≤180°）

方向為：當(dāng)右手的四指從a以不超過180度的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向b時，豎起的大拇指指向是c的方向，如圖1所示.

3判定方法改進

對比|c|=|a||b|sin和F=ILBsinθ，則有F=（IL）×B，IL看做一個向量，大小為I和L大小的乘積，方向為電流I的方向，所以F的方向可以使用右手定則判定.此又稱為右手螺旋定則，以之區(qū)別.

改進后的磁場中通電導(dǎo)線受力方向判定的右手定則，描述如下：

伸出右手，大拇指方向與四指方向垂直，四指從I方向，以不超過180度的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向B，則大拇指方向為通電導(dǎo)線受力方向.

同理，帶電粒子在磁場中運動所受的洛倫茲力為：F=qvBsinθ，也可表示為F=qv×B，同樣適用于改進后的右手定則.

判定方法改進后有以下優(yōu)點：

（1）電磁學(xué)中的判定規(guī)則，統(tǒng)一為右手定則，避免了使用判定定則的錯誤和混亂；

（2）受力公式用向量的叉積表示，更有利于物理實質(zhì)的理解，避免了對公式的死記硬背；

（3）在手法操作上比左手定則更方便.