第十一章B 感应电流的方向 右手定则

据报道，1992年和1996年美国科学家在航天飞机上分别进行了一项卫星悬绳发电实验，取得了部分成功。实验是这样进行的：从航天飞机上释放一颗卫星，卫星与航天飞机之间用导电的缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星（图11-11）。绳系卫星随航天飞机在太空中一起沿地球的东西方向（与地磁感线方向垂直）飞行。根据理论设计，导电缆绳中可产生约3A的感应电流（导电缆绳两端物体通过向空间放电形成电流）。

那么，导体在磁场中运动时也会有电磁感应现象吗？如果这颗绳系卫星在赤道上空由西向东，或由东向西飞行，在这两种情况下，导电缆绳上电流方向相同吗？

导体做切割磁感线运动时，能否产生感应电流？

按图11-12所示，在蹄形磁铁的磁场中悬挂一根直导线AB，导线跟灵敏电流计相连接，组成一个闭合回路。让直导线在磁场中沿不同方向运动，观察灵敏电流计的指针的偏转情况。

由实验现象可知，当闭合回路中部分导体在磁场中运动并切割磁感线时，会有感应电流产生。如果导体沿磁场方向运动，灵敏电流计的指针不发生偏转。

1．导体切割磁感线时的电磁感应现象

闭合回路中部分导体做切割磁感线运动时，有感应电流产生。

大家谈

闭合回路中部分导体在磁场中运动时，闭合回路内的磁通量发生变化吗？

事实上，从图11-12可以看出：闭合回路中部分导体做切割磁感线运动时，回路中磁通量发生了变化，因而同样会产生感应电流，与前面学习的结论是一致的。

从上面的实验中还可以观察到，导线从不同方向切割磁感线，灵敏电流计的指针的偏转方向是不同的。那么，感应电流方向除了跟导线运动方向有关系之外，还与什么因素有关呢？

导体做切割磁感线运动时，感应电流的方向与哪些因素有关？

现在我们再用一下图11-12所示的实验装置，来做如下探究。

1．将直导线沿垂直于磁场的方向来回做切割磁感线的运动，观察灵敏电流计的指针的偏转情况。

2．改变蹄形磁铁放置方向，即使磁场方向与刚才的相反，再重复上述步骤（来回切割），观察灵敏电流计的指针又是怎样偏转的。

3．使直导线沿磁感线方向上下运动，观察灵敏电流计的指针的偏转情况。

由实验可知，导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向与导线运动方向和磁场方向有关。

那么，你能归纳出感应电流方向与导体运动方向、磁场方向三者之间的关系吗？

导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向，除了与导体运动方向有关，还与磁场方向有关

如何判定感应电流的方向？

如图11-13所示，我们可借用伸开五指的右手，来判断闭合回路中部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向。具体作法：伸开右手，使拇指与四指垂直，并且与手掌处于同一平面内，拇指指向导体运动方向，让磁感线垂直穿过手心，则其余四指的指向就是感应电流方向。这就是右手定则。

2．右手定则（right-hand rule）

伸开右手，让拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电流的方向。

自主活动

用右手定则判定图11-14所示的四种情况中，闭合回路的一段导体里感应电流的方向。

示例1

如图11-15所示，让线圈abcd由位置1向右移动，经过磁场中的位置2和3而离开磁场到达位置4。线圈分别经历1→2、2→3和3→4三个过程时，有感应电流吗？若有电流，那么电流方向如何？

【解答】线圈从位置1到2的过程中，bc边向右切割磁感线，闭合线圈中有感应电流产生，用右手定则可判定电流方向是c到b，线圈中有逆时针方向的电流。

线圈从位置2到3的过程中，通过线圈的磁通量没有发生变化，线圈里电流为零。

线圈从位置3到4的过程中，ad边向右切割磁感线，产生由d到a的感应电流，线圈中有顺时针方向的电流。

示例2

如图11-16所示，在两根平行的光滑导轨上，垂直放置两条直导线，整个装置处在垂直于轨道平面向下的匀强磁场中。当导线ab向左滑动的过程中，cd导线也会向左运动，这是什么原因？

【解答】导线ab向左滑动时切割磁感线，产生感应电流。用右手定则可判知ab中的电流方向是a到b，则闭合回路中导线cd中的电流方向是d到c。通电导线cd在磁场中要受到磁场力的作用。用左手定则判断可知，导线cd所受磁场力的方向是向左的。所以导线cd也会向左运动。

大家谈

若示例2中磁场方向相反，会得到相同的结论吗？请说明理由。

发布时间：2016/7/6 上午10:25:36  阅读次数：3224