第三節 弗林明右手定則
弗林明右手定則


當導線在磁場中移動、有切割磁場線時,會產生感生電動勢甚至感生電流(見第一節的實驗 1);我們可以用上一節介紹的楞次定律,推斷感生電流的方向。對於導體乃垂直切割磁場線的問題,亦可以運用弗林明右手定則 (Fleming's right hand rule) 來推斷電流的方向,往往會顯得更簡單直接。

弗林明右手定則與弗林明左手定則類似,但這次要以右手擺放如那般:

弗林明右手定則:姆指、食指和中指互成 \(90{}^\circ \),如以:

  • 食指:指向磁場 \(B\) 的方向;
  • 姆指:指向外力 \(F\) 或導體運動的方向,則

中指的指向即為感生電流 \(I\) 的方向。


例如在所示的情境,乃相當於本課第一節的實驗 1。當導線上移或下移、切過磁鐵間的磁場線時,便有感生電流產生。根據弗林明右手定則:

      導線上移時(),姆指需
  • 指向上
  • 指向下
  • 指入頁面
  • 指出頁面
、中指需
  • 指向上
  • 指向下
  • 指入頁面
  • 指出頁面

      導線下移時(),姆指需
  • 指向上
  • 指向下
  • 指入頁面
  • 指出頁面
、中指需
  • 指向上
  • 指向下
  • 指入頁面
  • 指出頁面

導線上移(下移)時,由弗林明右手定則給出的中指乃指出頁面(指入頁面),就是這時的 \(I\) 的方向。


提提您,弗林明右手定則僅為一種判別感生電流方向的技巧。藉其推斷的結果應與運用楞次定律找到的相同。

您可嘗試改變磁場方向(切換至),或導線的運動方向(切換至),留意如何藉弗林明右手定則呈現感生電流的方向。
您可嘗試改變磁場方向(切換至),或導線的運動方向(切換至),留意如何藉弗林明右手定則呈現感生電流的方向。
您可嘗試改變磁場方向(切換至),或導線的運動方向(切換至),留意如何藉弗林明右手定則呈現感生電流的方向。
您可嘗試改變磁場方向(切換至),或導線的運動方向(切換至),留意如何藉弗林明右手定則呈現感生電流的方向。
其他例子


顯示一個圓形線圈以勻速向右運動,試圖通過一個方向為指入頁面的均勻磁場的情況。圖裡的 (i)、(ii) 和 (iii) 分別是線圈正進入磁場、線圈在磁場中右移、線圈正離開磁場。請在各情況中,分別判定線圈中感生電流的方向。


【題解】

已知磁場方向為指入頁面、線圈的運動方向為向右。應用弗林明右手定則時,食指和姆指分別要指入頁面和指向右。考慮:

  • 當線圈進入磁場時(),根據弗林明右手定則,感生電流於線圈的 ab 段需為
    • 指向上
    • 指向下
    ,可知線圈中的電流是逆時針方向的;
  • 當線圈維持在磁場內(),根據弗林明右手定則,感生電流於線圈的 ab 段與 cd 段皆需為
    • 指向上
    • 指向下
    ,由於電流互相抵消令淨電流等於零,線圈內沒有感生電流產生;
  • 當線圈離開磁場時(),根據弗林明右手定則,感生電流於線圈的 cd 段需為
    • 指向上
    • 指向下
    ,可知線圈中的電流是順時針方向的。


事實上,這問題也可以藉楞次定律來理解的:

當線圈進入磁場時,通過線圈的外磁場便遂漸增多。根據楞次定律,感生電流的方向總是對產生這磁場變化起阻礙作用。故此,線圈便產生另一個指出頁面的磁場,以抗衡通過線圈的外磁場的增加。再利用右手握拳定則,可知線圈中的電流是逆時針方向。

當線圈在磁場內右移時,由於通過線圈的外磁場維持不變,因此線圈上沒有感生電流產生。

當線圈離開磁場時,通過線圈的外磁場便遂漸減少。根據楞次定律,感生電流的方向總是對產生這磁場變化起阻礙作用。故此,線圈會產生另一個指入頁面的磁場,以抗衡通過線圈的外磁場的減弱。再利用右手握拳定則,可知線圈中的電流是順時針方向。


右移的線圈 (i) 正進入磁場時;(ii) 維持在磁場範圍內時;(iii) 正離開磁場時,感生電流的方向是怎樣的(如有)?
當右移的線圈正進入磁場時,形成一個逆時針方向的感生電流 \(I\)。
當右移的線圈維持在磁場範圍內時,沒有感生電流產生。
當右移的線圈正離開磁場時,形成一個順時針方向的感生電流 \(I\)。
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