高中物理论文“楞次定律”的理解-判别出感应电流的方向.doc

用“楞次定律”巧解感应电流
楞次定律———感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。能正确运用楞次定律对初学者确有一定的难度。这难度主要是缺乏对内容本身文字含义的正确理解：在闭合电路中存在着两个磁场，引起感应电流的磁场和感应电流的磁场，当穿过闭合电路的磁通量增加时，二者方向相反；磁通量减少时，二者方向相同。特别要提出的是对“阻碍”一词的理解：“阻碍≠阻止”，如果真是“阻止”了磁通量的变化，那么也就不会产生感应电动势了。所以“阻碍磁通量的变化”只是延缓了这一变化进程。
正确的理解了楞次定律，就可以较为迅速地判别出感应电流地方向。下面谈一下判别感应电流方向的三种方法：
1、增异减同：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的原磁场磁通量的变化，若原磁场是由电流所引起的，则当原电流增大时，磁通量增加，感应电流的磁场与原电流的磁场相反，即感应电流的方向一定与原电流的方向相反。同理当原电流减小时，感应电流的方向一定与原电流的方向相同。
A
L
B
图1
例如在自感现象中，就可以直接应用来判别。
例1、如图1所示电路中，A、B是完全相同的两个灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调节滑动变阻器，使电路稳定时两灯都正常发光。则在开关合上和断开时，会有什么现象？
分析：合上开关时，B灯立即正常发光。而在A灯支路中，原电流增大，所以L中产生的感应电流与原电流的方向相反，阻碍原电流的增大，A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态。
断开开关时，原电流减小，L中产生的感应电流与原电流的方向相同，由它作为电源对A、B两灯的回路供电。，因此两灯都不会立即熄灭。此时流过A灯的电流与原来电流同向，流过B灯的电流与原来电流反向。
N
S
a
b
c
d
图2
v
2、来拒去留：在由磁体与线圈的相对运动引起的感应电流的问题中，当磁体与线圈远离时，线圈上感应电流的磁场与磁体的磁场间的相互作用力表现为引力；当磁体与线圈靠近时，线圈上感应电流的磁场与磁体的磁场间的相互作用力表现为斥力。
例2、如图2所示，闭合回路abcd水平放置，条形磁铁向下穿过回路。判别这个过程中感应电流的方向。
分析：当条形磁铁在回路上方时，S极靠近回路，相互作用力为斥力，则回路的上方相当于S极，感应电流的分析为adcba。
当条形磁铁在回路下方时，S极远离回路，相互作用力为引力，则回路的下方相当于N极，感应电流的分析为adcba。
N
S
v
图3
下面通过一道习题来进一步理解楞次定律。
如图3所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是：
A、向右摆动 B、向左摆动 C、静止 D、不能判定
解析：方法一（躲闪法）：磁铁向右运动，使铜环的磁通量增加而产生感应电流，由楞次定律可知，铜环为阻碍磁通量的增大，必向磁感线较疏的右方运动，即往躲开磁通量的方向运动。即A正确。
N
S
N
S
v
图4
方法二（等效法）：磁铁向右运动，由楞次定律应用的四步骤可判别出，使铜环产生的感应电流等效为一条形磁铁，如图4，左端为N极，则两磁铁有排斥作用。故A正确。
方法三（阻碍相对运动法）：磁铁向右运动时，由楞次定律的另一种表述得知铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁与铜环间一定是相互排斥的作用，故A答案正确。
小结：从以上的分析可以看出：虽然方法不同，但本质还是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确的判断。
a
O
b
电源
图5
P
最后通过一道高考题再训练一下楞次定律的灵活应用。
如图5所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的P自左向右滑动的过程中，线圈ab将
A、静止不动 B、顺时针转动
C、逆时针转动 D、发生转动，但因电源的极性不明，无法确定方向
解析：两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的，当P自左向右滑动的过程中，电路中的电流是增大的，两个电磁铁之间的磁场也是增大的，闭合导体线圈中的磁通量是增大的。线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减少的方向运动，显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减少，所以B正确。
说明：如果把线圈的位置稍做一下变化，本题的答案就变了：1、若线圈的倾斜方向变为左高右低，则答案就是C；2、若线圈ab的位置是水平的，则答案就是A。

（收稿日期：2006年— ）

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