楞次定律的推廣應(yīng)用

摘 要：在電磁感應(yīng)這一章中，楞次定律是教學(xué)的重點(diǎn)，更是教學(xué)的難點(diǎn)。其中關(guān)鍵在于“阻礙”一詞的理解及引申應(yīng)用。在楞次定律實(shí)際應(yīng)用中，可抓住感應(yīng)電流阻礙磁通量變化的規(guī)律，進(jìn)行直接分析，比直接運(yùn)用左手定則、右手定則的綜合分析方法思路更清晰，正確率高。

關(guān)鍵詞：楞次定律；磁通量；阻礙；感應(yīng)電流；變化

楞次定律所涉及的是變化的磁場與感應(yīng)電流的磁場之間的相互關(guān)系，是一種“動態(tài)場”，與之相關(guān)的題目較多，綜合應(yīng)用較強(qiáng)，常規(guī)的分析方法是先分析電流的方向，再分析導(dǎo)體受到的安培力，最后判斷物體的運(yùn)動，這種分析方法學(xué)生不容易理解，做題時思路混亂，易出錯。如果能對定律中“阻礙”的實(shí)質(zhì)有一個通透的了解，從反抗效果的角度思考問題，就可直接對運(yùn)動趨勢作出判斷，分析問題思路簡捷，正確率高。下面從“阻礙”的角度，談一下“楞次定律”幾種推廣形式的應(yīng)用。

1 從磁通量變化角度，阻礙體現(xiàn)為

1.1 增縮減擴(kuò)。當(dāng)閉合回路中原磁通量增加時，閉合回路的面積有收縮趨勢；當(dāng)閉合回路中原磁通量減少時，閉合回路的面積有擴(kuò)大趨勢。

例1、如圖所示，在水平面上有光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根相同的導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處由靜止開始下落到接近回路的過程中有（設(shè)P、Q間作用力可忽略）（ ）

A.P、Q將相互靠攏；B.P、Q將相互遠(yuǎn)離；C.P、Q都靜止不動；D.磁鐵做自由落體運(yùn)動

解析： 在磁鐵從高處下落的過程中，回路中的磁通量增大，為了阻礙磁通量的增大，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知，此時“阻礙”表現(xiàn)為回路的面積要減小，故P、Q將相互靠攏，故選擇A。

1.2 增反減同。當(dāng)閉合回路中原磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)閉合回路中原磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。

例2、M和N是繞在同一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示?，F(xiàn)將開關(guān)S從a處斷開，然后合向b處.在此過程中，通過電阻R1的電流方向是（ ）

A.由c流向d；B.先由d流向c，后由c流向d；C.由d流向c；D.先由c流向d，后由d流向c

解析：開關(guān)S從a處斷開合向b處的過程中，由于穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈N中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù) “增反減同”可知，當(dāng)開關(guān)S從a處斷開，這時鐵芯中順時針方向的磁場消失，線圈N中的磁通量發(fā)生了變化向右減小，阻礙表現(xiàn)為線圈N中產(chǎn)生向右的感應(yīng)磁場，故感應(yīng)電流方向由c到d；開關(guān)合向b處時，線圈M中的電流在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生逆時針的磁場，線圈N中的磁通量發(fā)生了變化向左增加，阻礙表現(xiàn)為線圈N中產(chǎn)生向右的感應(yīng)磁場，故感應(yīng)電流方向由c到d；故選擇A。

2 從相對運(yùn)動角度，阻礙體現(xiàn)為

2.1 來拒去留。原磁場靠近閉合回路（線圈）時，感應(yīng)電流的磁場要拒之，原磁場遠(yuǎn)離閉合回路（線圈）時，感應(yīng)電流的磁場要留之。

例3、如圖一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ.設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細(xì)線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則（ ）

A.A.T1>mg，T2>mg；B.B.T1mg，T2mg

解析： 在本題中圓環(huán)從靜止開始向下運(yùn)動的過程中，此時的“阻礙”體現(xiàn)為阻礙兩者間的相對運(yùn)動，根據(jù)“來拒去留”可知，當(dāng)圓環(huán)從Ⅰ向下運(yùn)動時“阻礙”體現(xiàn)為磁鐵對線圈的排斥而向下運(yùn)動，經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ時，“阻礙”體現(xiàn)為磁鐵對線圈的吸引也向下運(yùn)動，兩種情況下，繩的拉力都大于mg，故選擇A。

2.2 增躲減迎。原磁場的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場要“躲閃”，原磁場的磁通量增時，感應(yīng)電流的磁場要“迎合”。

例4、在一水平固定的光滑絕緣桿上套有a、b、c三個相同的金屬圓環(huán)，在環(huán)的軸線方向上套有一通電的螺線管，螺線管的內(nèi)徑比金屬圓環(huán)小得多，螺線管與電源及滑性變阻器組成如圖所示的電路，a、b在螺線管兩端，c在螺線管正中央，各金屬環(huán)可在光滑絕緣桿上自由移動，現(xiàn)將滑性變阻器的觸片P向左移動，我們會看到（ ）

A.a向左運(yùn)動，b向右運(yùn)動、c不動；B.a向右運(yùn)動，b向左運(yùn)動、c不動；C.a、b、c都向左運(yùn)動；D.a、b、c都向右運(yùn)動

解析： 本題中螺線管產(chǎn)生的磁感線穿過金屬圓環(huán)，圓環(huán)越靠近 螺線管兩端，磁通量越小，中間位置磁通量最大，當(dāng)P向左移動時，電流變大，螺線管產(chǎn)生的磁場變強(qiáng)，此時“阻礙”表現(xiàn)為a、b向兩側(cè)“躲閃”，c不動，但c有擴(kuò)張現(xiàn)象，故選擇A。

3 從電流變化角度，阻礙體現(xiàn)為

3.1 自感現(xiàn)象

例5、 如圖所示的電路中，L是自感系數(shù)很大的線圈，其電阻可忽略不計，A為一燈泡。下列說法正確的是（ ）

A.閉合S時，A燈逐漸變亮；B.閉合S時，A燈立即發(fā)光并保持亮度不變；C.斷開S時，A燈立即熄滅；D.斷開S時，通過A燈的電流從b→a

解析：當(dāng)通過自感線圈的電流發(fā)生變化時，線圈要產(chǎn)生自感電動勢，自感電流總是阻礙原電流的變化，自感電流與電路中原電流的方向滿足“增反減同”，即：線圈中的電流增大時，產(chǎn)生自感電流的方向與原電流的方向相反，抑制增大。

線圈中的電流減小時，產(chǎn)生自感電流的方向與原電流的方向相同，抑制減小。斷開S時，線圈的電流減小，自感電流的方向與原電流的方向相同，從左向右，線圈與燈泡構(gòu)成閉合回路，感應(yīng)電流流過燈泡，方向從右向左，即通過A燈的電流從b→a，故選擇D。

3.2 互感現(xiàn)象

例6、如圖所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化的電流，電流變化的規(guī)律如圖（b）所示，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為N，則（ ）

A.t1時刻，N>G；B.t2時刻，N>G；C.t3時刻，N

解析：在這類問題中，“阻礙”體現(xiàn)為感應(yīng)電流與電路中原電流的方向滿足“增反減同”。即當(dāng)Q中電流變大時，P中電流與Q中電流反向，表現(xiàn)為斥力，當(dāng)Q中電流變小時，P中電流與Q中電流同向，表現(xiàn)為引力，故選擇AD。

參考文獻(xiàn)

[1]石慧.淺談楞次定律推廣含義的應(yīng)用[J].新課程學(xué)習(xí)，2011（3）160.

作者簡介：劉妍（1973-），女，河南安陽人，河南省安陽高級技工學(xué)校，講師，主要研究物理及電子教學(xué)。