磁场中通电导线受力方向判定方法的改进

刘月锟

高中物理对电流产生磁场的判断使用安培定则，也叫右手定则，对磁场中通电导线受力方向的判定，使用左手定则，对磁场中运动导线的感应电流方向的判定，使用右手定则；在不同情况下使用的判定方法不同，给记忆和理解造成了一定难度.在三种判定方法中，磁场中通电导线受力方向的判定使用左手定则，对磁场中通电导线受力方向的判定是否可以使用右手定则？答案是肯定的，而且使用起来更方便.

1通电导线受力公式

在高中电磁学部分，磁场中通电导线的受力公式为：F=ILB，其中电流I的方向与磁感应强度B的方向垂直；当电流I的方向与磁感应强度B的夹角为θ时，受力公式为：F=ILBsinθ.F的方向用左手定则判定.

2向量叉积

在高中数学空间向量部分，关于向量的叉积，有以下结论：

给定两个不共线的空间向量a、b，它们的叉积是满足下列条件的向量c：

（1）c同时垂直于a和b；

（2）a，b，c构成右手系；

（3）|c|=|a||b|sin；

表示为：c=a×b

大小为：|a||b|sinθ，θ表示a和b之间的角度（0°≤θ≤180°）

方向为：当右手的四指从a以不超过180度的转角转向b时，竖起的大拇指指向是c的方向，如图1所示.

3判定方法改进

对比|c|=|a||b|sin和F=ILBsinθ，则有F=（IL）×B，IL看做一个向量，大小为I和L大小的乘积，方向为电流I的方向，所以F的方向可以使用右手定则判定.此又称为右手螺旋定则，以之区别.

改进后的磁场中通电导线受力方向判定的右手定则，描述如下：

伸出右手，大拇指方向与四指方向垂直，四指从I方向，以不超过180度的转角转向B，则大拇指方向为通电导线受力方向.

同理，带电粒子在磁场中运动所受的洛伦兹力为：F=qvBsinθ，也可表示为F=qv×B，同样适用于改进后的右手定则.

判定方法改进后有以下优点：

（1）电磁学中的判定规则，统一为右手定则，避免了使用判定定则的错误和混乱；

（2）受力公式用向量的叉积表示，更有利于物理实质的理解，避免了对公式的死记硬背；

（3）在手法操作上比左手定则更方便.