统一洛伦兹力、安培力和感应电流的方向判定，本文主要内容关键词为：安培力论文,感应电流论文,方向论文,统一洛伦兹力论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高中物理《磁场》一章介绍了利用右手安培定则来判定电流的磁场，用左手定则来判定电流在磁场中受到的安培力和运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力。《电磁感应》一章则介绍了利用右手定则来判定切割磁感线产生的感应电流或感应电动势方向。这三个判定，在各自学习时并不困难，可一旦综合起来，在同一道题中需要“左右开弓”时，学生的判断过程就变得很混乱，极易出错。本文试图统一左手定则和右手定则，只用左手来判定洛伦兹力、安培力和感应电流的方向。
一、目前判定方向存在的问题
1.师生思想上不重视。新课教学三个判定时，大部分学生都觉得这个知识比较容易接受，无非就是大拇指代表什么，四指代表什么的问题，几次练习之后，便觉已完全掌握，不愿意再机械地练习。这三个判定是解决问题的一个基础，但它并不是学习的重点，师生都不愿在这上面花太多时间反复训练。判定方向没有挑战性。一些大题难题，对一部分学生有挑战感，成功做出会使他们产生巨大的成就感。而这块知识不会，又经常会错，学生对之甚至会有鄙弃的态度。
2.四指和大拇指指向所代表的含义，在不同的判定中也不尽相同。这使分别运用不很熟练的学生在综合运用时，很容易造成混淆，导致出错。
二、感应电流的本质和新判定方法
如下页图1所示导线棒ab向右切割磁感线，电键断开时，棒内的电子随棒在向右运动，运动的电子在磁场中受到洛伦兹力作用，向b端聚集，a部位由于失去电子而呈现出正电性，会在导线上形成自a到b的电场。
就是切割磁感线所产生的感应电动势，当电键闭合，b端聚集的电子就通过电阻R向a转移，电子沿a-b-c-d-a移动，形成b-a-d-c-b的持续电流，通过分析可知作为电源的ab部分，自b到a的电流是由于洛伦兹力作用而发生的电荷定向移动。
图1
既然感应电流产生的原理是运动电荷受力的一种宏观表现，所以我们完全有理由把用右手定则判断感应电流方向归纳到左手定则中来。在判定洛伦兹力方向时四指指向为电荷运动方向，大拇指指向为受力方向。判定感应电流时只要让四指指向为导体棒的切割方向，大拇指指向为感应电流方向即可。归纳起来就是：伸出左手，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向为导体棒切割方向，大拇指指向即感应电流（电动势）方向。
三、洛伦兹力、安培力、感应电流方向判定的联系和区别
下面通过表1来比较说明：
表1
由表1我们可以看到，上述三种情况的图像几乎完全相同，对应的原理和本质也是一致的：都是运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用，只是在不同条件下它们有着不同表现。安培力是大量电子在外界因素作用下沿导线定向移动，（即在电场力作用下的定向流动），每个定向移动的电荷都受洛伦兹力，宏观表现为垂直于导线的安培力；感应电流则是导线切割磁感线，使电荷产生垂直于棒的移动，电荷受到洛伦兹力，导致其沿导体方向发生流动，形成感应电流。
既然本质是一致的，我们完全有理由按照同一方法来思考和处理这三种情况下的方向判定，但需要明确的是：安培力和感应电流产生有着不同的内在逻辑关系，在教学中一定要让学生明确这层因果关系（可以按上表进行比较教学），这是采用本方法教学的难点和关键所在，同时也是统一三者方向判定的意义所在。
四、新方法判定的意义
1.让理解记忆替代机械记忆：在判定感应电流方向时，将原来用右手判定的记忆部分转变为将之衔接的左手定则的逻辑过程，这是很有意义的。因为高中阶段是青少年从机械记忆向理解记忆发展的过程，此时逻辑性强的知识更能让学生产生良好持久的记忆效果。同时培养理性和逻辑也是高中教育的一个重要目标。
2.符合物理的学科特点：因为物理是一门重视事物产生机理和内在逻辑联系的科学，寻求和探索事物本质的学科。在教与学中都应体现这一特点，以提高学生的科学素养。
3.学生愿意接受这种方式：比较两种判断方法，一些推理能力强的学生有这样的反响：“就是，这样才合理嘛，光说拿出右手来判定方向，一点道理都没有。”
4.使知识的网络尽量地联系起来：采用这一方法，经过比较学习，让学生把洛伦兹力、安培力、感应电流方向判定有机地联系起来，而不作为一个孤立的判定方法单独存在。一个网络化的知识无论在概念形成、保持和应用时都较孤立知识有很大的优势。
在几个平行班对比教学实践中发现：采用左手定则来判断感应电流，电动势方向基本上是可行的。推理能力强的学生明显喜欢和愿意接受这种方法，并且更加地明确了这三种情况的内部机理，做到了知其然，知其所以然。推理能力弱的学生接受起来比较困难。一旦理解，效果较好。这种方法的保持率较高。