右手定則
向量有序偶設定的方向
當設定三個相互垂直的向量時,可以有兩種不同的選擇:右手系統或左手系統。因此,假若遇到這類問題時,必需明確地指出是採用哪一種系統。
假設執行有序運算於兩個向量、的結果是向量,其中,垂直於、,則可使用弗萊明右手定則或右手開掌定則來決定向量的方向。最常見的例子是向量叉積:
- 如右圖所示,右手三根手指互相垂直,大拇指的方向是的方向、食指的方向是的方向、中指的方向則為的方向。
- 假設兩個向量、不互相垂直,則可將右手掌張開,將四根手指朝著的方向指去,然後將大拇指伸開垂直於四根手指,再找到這四根手指與之間角度最小的夾角,將這四根手指彎掃過這夾角,則的方向是大拇指所指的方向。 右手定則可以用來找到力矩的方向。將右手掌張開,將四根手指從參考點朝著作用力的位置指去,然後將大拇指伸開垂直於四根手指,再找到這四根手指與作用力之間角度最小的夾角,將這四根手指彎掃過這夾角,則力矩向量的方向是大拇指所指的方向。
右手開掌定則
電流、磁場與導線受力方向,三者之間的關係,可用右手開掌定則來決定。如右圖所示,將右手掌張開,四指指向磁場方向,大拇指張開與四指垂直指向導線上電流方向,則掌心推出的方向即為導線的受力方向,三者間兩兩相互垂直。
1. 拇指(I):電流方向
2. 四指(B):磁場方向
3. 掌心(F):導線受力方向
由旋轉設定的方向
對於物體或流體的旋轉、磁場等等,可以使用右手定則來設定向量。逆反過來,對於由向量設定的旋轉的案例,可以用右手定則來了解旋轉的轉動方式。
右手定則可以用於安培定律的兩種互補應用方法:
- 螺線管載有的電流,會產生磁場。使用右手定則,可以判斷磁場方向。將右手握住螺線管,四根手指朝著電流方向指去,然後將大拇指沿著螺線管的中心軸伸直,則磁場的方向即為大拇指所指的方向。
- 右手定則也可以用來辨明一條電線四周磁場的方向。對於這用法,右手定則稱為「安培右手定則」,或「安培定則」。如右圖所示,假若將右手的大拇指朝著電線的電流方向指去,再將其它四根手指握緊電線,則四根手指彎曲的方向為磁場的方向。
在向量微積分裡,右手定則被用來定義面積向量和其邊界向量之間的關係:將四根手指指向邊界向量的方向,大拇指為面積向量的方向。
應用
右手定則可以用來找到兩個向量的叉積的方向。由於這用途,在物理學裏,每當叉積出現時,就可以使用右手定則。以下列出一些物理量,它們的方向可以用右手定則找出:
备注
中国的有些物理教科书中的右手定则实为弗萊明右手定則的变体,而将这个定则叫做「右手螺旋定则」。
參考文獻
- Fleming. . London: E.& F. N. Spon. 1902: 173–174.
- . Tutorials, Magnet Lab U. National High Magnetic Field Laboratory. [2008-04-30]. (原始内容存档于2010-12-30).
- 鮑格成、廖哲義. . 陳本源. : 28. ISBN 978-957-21-8446-2 (中文).
佛萊明右手定則(Fleming's right hand rule)又稱為發電機定則
- 鮑格成、廖哲義. . 陳本源. : 28. ISBN 978-957-21-8446-2 (中文).
拇指所指的方向表示導體的運動方向
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