电磁感应定律指出:变化的磁场可以导致电场的出现,从而产生电压或电动势。反过来,变化的电场也可以导致磁场的出现,就像是一对相互依存的动植物群落一般。
在法拉第电磁感应定律中,电流所产生的磁场是由变化的磁场引起的电动势所确定的。这个电动势由电流所激发的磁场线的变化率所确定。因此,电流所产生的磁场的方向,按照法拉第电磁感应定律来界定,就是由变化的磁场引起的电动势的方向决定的。
为了解决用法拉第电磁感应定律来确定电流所产生的磁场的方向,物理学家发明了左手定则,即留意左手的手指的位置:
在左手中将拇指向右伸出,将手指弯曲,让其他手指垂直于拇指。这些手指所指的方向代表了这个定则所示的各个方向的磁场线、力线、运动方向之间的关系。
根据左手定则,如果拇指所指向的方向表示电流的方向,那么手指所指的方向就表示磁场的方向。
与左手定则相似的是,右手定则通常用于描述一些三维情况下的磁场线、电场线、运动方向的关系。在右手定则中,同样使用了拇指、手指等的方向来表示不同的物理概念。在三维坐标系中处理磁场、电场和电流的运动方向时经常用到右手定则。
与左手定则不同的是,右手定则中,拇指所指的方向仍然表示电流的方向,而手指所指的方向表示由电流引起的磁场的方向,这是因为右手定则考虑了磁场线的旋转方向,因此需要更加复杂的判断过程。
荷安定则是一条更为普遍化的规律,用于判断电流所产生的磁场方向。它表明,如果电流方向为向右,则产生磁场的方向为垂直于电流方向,向上。
更进一步地,荷安定则规定,如果电流方向为从上方流入,那么磁场方向就是顺时针的。如果电流方向为从下方流入,那么磁场方向则是逆时针的。
总之,无论是左手定则、右手定则还是荷安定则,它们都提供了方法来判断电流所产生的磁场的方向。掌握它们是物理学习和应用的基本功,也是解决实际问题的关键。