安培力方向的判定怎么？安培力方向的判定怎么做

  物理学中，判断安培力方向用左手定则，它简单、实用、准确，所以一直沿用到现在。但是，物理学电磁学内容中用手来判断电流方向、磁场方向和安培力方向的定则就有：左手定则、右手定则、右手安培定则、右手螺线管法则等等 。教学实践证明，绝大多数学生为了分清左右手的有关定则，往往要花费很多精力，且容易出错，学生学得越多，出错的机率越大。
  第二，左手定则只适用于载流直导线所受安培力方向的方法判断 ，对于其它比较复杂的情况则无能为力。第三，左手定则是一种纯操作的方法，其内容并无物理内涵和思想，这与物理学的任务在于提示事物的本质和规律不符。本人在教学实践中总结出了另一种可以用于判断各种形状载流直导线所受安培力的方法，它简单、方便、易懂、易于操作的特点，排除了左手定则一系列操作上的限制，而使此类问题变得简单化，并以此为基础还可以反演楞次定律，从能量守恒的角度去判断感应电流方向。
  同时，通过训练有利于学生思维培养，建立初步的能量守恒观，对今后的学习打下基础。
                                   一、方法的建立     
       例1。试分析两根平行同向载流直导线(如图一)所受安培力的方向。
  
分析：根据右手安培定则(第一次用手)可知：  导线1的磁场由右边穿进左边穿出；导线2的磁场也由右边穿进左边穿出。导线1处于导线2穿出的磁场中，由左手定则(第二次用手)可判断出：导线1所受安培力方向向右；
                       
     同理，导线2处于导线1穿进的磁场中，受力方向向左，如图一所示。
  仔细观察导线1和导线2的磁场分布，不难发发现：两导线中间的磁场减弱(磁场有穿进有穿出，迭加后减弱)，形成磁场减弱区域，而导线两边的磁场得到加强，形成磁场加强区域。而导线1和导线2所受安培力的方向指向磁场减弱的区域。
这样，我们暂时得出结论：导体在磁场中所受安培力的方向总是指向磁场减弱的区域。
  这个结论是否适用于所有安培力方向的判断呢?
      例2。试判断两根平行反向载流直导线所受安培力的方向。
      分析：过程同上(略)，结果如图二。从图中可以看出：导线1和导线2所受安培力的方向同样指向磁场减弱的区域。说明上面的结论是适用的。
  (只用了一次右手安培定则)
       例3。导线1、导线2通以如图三所示电流，两导线交叉且绝缘，并可绕交叉点转动，试确定两导线的转动方向。
      方法一(用左手定则)：右手安培定则可知导线1 的磁场由导线右半部穿进左半部穿出;导线2的磁场一样由右边穿进左边穿出。
  导线2的上半部处于导线1的穿进的磁场中，用左手定则可判断出导线2所受安培力的方向沿反时针方向，导线2的下半部处于导线1穿出的磁场中，用左手定则可判断出，其受力方向同样沿反时针方向；同理，导线1的两端所受安培力的方向沿顺时针方向，如图三。
              
    方法二（用上面的结论）：导线１和导线２将平面分成了四个区域，两个加强区和两个减弱区。
  根据我们一面的结论可以知道：两根导线将向磁场减弱区运动，答案如图三，结果与第一种方法答案一致。说明“结论”是对的。
   以上是电流对电流的情况，我们再来看磁场对电流的情况。
   例４、如图四甲所示，电流垂直于磁场，试用“结论”分析导体的受力方向。
  
   分析：导体产生的环形磁场如图四乙所示。它使导体的上部磁场加强，下部磁场减弱，故导体受力向下。导体左右两端的磁场由于其合作用相互抵消，故不对导体的受力产生影响。
        为了更为简单地阐述类似问题，我们在“结论”中引入磁通量的概念后，重新表述为：在磁场中的载流导体所受安培力的方向，始终指向载流导体产生的磁场使空间中磁通量减小的区域。
  
     运用“结论”，可以很好地解释为什么在例4中导体左右两端的磁场对导体受力没有影响。原来，导体产生的磁场在导体的左右两端不产生磁通量的贡献。
                              二、“结论”的使用步骤
    1、首先确定原磁场方向。
  
    2、再确定电流的磁场方向。
    3、确定空间中磁通量减小的区域
    4、画出载流导体所受安培力方向
    以上步骤待使用熟悉以后，中间步骤就可以省略。
     例5、如图五，有一环形通电导体处于穿出的磁场中，试判断导体各部分所受安培力的方向。
  
      分析：第一步：略(已知)。
      第二步：由安培定则知知道电流产生的磁场由1、2区穿进，3区穿出。
      第三步：电流在1、2区的磁场与原磁场方向相反，3区的磁场与原磁场方向相同。所以，1、2区的磁通量减小，3区增大，故环形导体所受安培力方向如图五。
  
例6、有一如图所示的矩形线框，一导体AB在外力作用下无磨擦地向右运动。试判断导体AB所受安培力的方向。
     分析：导体AB向右运动，使闭合回路内的原磁通增加，根据楞次定律可知：导体AB的磁场一定与原磁场方向相反而使导体产生的磁场使闭合回路内的磁通量减小。
  故导体AB的受力方向向着使磁通量减小的方向而向左。
                              三、“结论”的理论基础
    “结论”实际上是能量守恒定律在电磁学中的具体体现和表述，它把其减小的磁场能转化成了动能或者具有运动趋势的势能，是能量转化的一种形式。
  同样，可以用此方法于电磁感应中代替楞次定律，判断感应电流的方向，其思想是把机械能的变化转化为磁场能的变化，这将在以后的问题中讨论。“结论”的优点在于：简单、直观、易于掌握，而且具有了物理意义，这符合物理本质规律，是“左手定则”这种纯方法所不能比拟的。
  
     尽管“结论”的阐述许缺乏严密性或者不够成熟，但思想是成熟的，方法是可行的。请专家和同行完善指正。