李江麗
教材中,楞次定律的表述為:“感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化?!彼从沉烁袘娏髯裱囊?guī)律,用來判斷感應電流的方向。但是,如果要分析閉合回路中有了感應電流,閉合回路受到的安培力方向,它的反作力方向,或者要分析閉合回路的運動情況,或是引起磁通量變化的磁體的運動情況時,用另一種表述分析更簡捷,它就是一些資料上提到的“感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因”資料上總結為“來拒去留”“增縮減擴”等,但我在教學中,覺得這些還概括不了全部。我深入理解楞次定律的“阻礙”二字,我認為,將“阻礙”理解為有感應電流的回路就像一個淘氣的孩子,故意“唱反調”。磁通量增大,它就要讓減小,磁通量減小,它就想辦法讓增大。他總要想方設法,采取一切可能的措施行動,比如施加作用力或者運動,用這些行為來完成他的唱反調———阻礙磁通量的變化。下面我通過這幾個例題來說明。
例1:如圖所示,矩形閉合線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度)當磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄板的摩擦力方向是(A)
A.一直向左B.一直向右
C.先向左,后向右D.先向右,后向左
分析:解這道題時,如果我們分析 N極過來,離去,S極過來,離去時,線框磁通量的變化,再用楞次定律判斷電流方向,再用左手定則判斷磁鐵對線框的作用力方向。這樣就太復雜了。而用“感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因”分析就簡單多了.本題的原因就是線框回路的磁通量先大又小,又大又小,不論怎樣變化,感應電流的“效果”是回路要采取措施阻礙磁通量的變化,所以磁鐵靠近線圈時,線圈“要躲”,阻礙磁通量增大,有向右走的趨勢,所以摩擦力向左.當磁鐵離開線圈時,線圈“要跟著走”阻礙磁通量減小,即有跟著向右走的趨勢,所以摩擦力還向左.在整個過程中,摩擦力一直向左.線圈對磁鐵的反作用力也是這樣的,“來拒去留”。其實,在豎直方向上也有“效果”,磁通量增大時,線框想要“向上躲”,減小時,線框想要“向下靠近”,框對板的壓力就會減小或增大。
例2:某同學設計了如圖所示的裝置驗證楞次定律,其中ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形線框,當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時,從紙外向紙內看,線框ab將(C)
A.保持靜止不動
B.逆時針轉動
C.順時針轉動
D.發(fā)生轉動,但因電源極性不明,無法確定轉動方向
順讓
例3:如練圖9-1-10所示,一根長導線彎成如圖abcd的形狀,在導線框中通以直流電,在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個金屬環(huán)P,環(huán)與導線框處于同一豎直平面內,當電流I增大時,下列說法中正確的是(B)
A.金屬環(huán)P中產生順時針方向的電流
B.橡皮筋的長度增大C.橡皮筋的長度不變D.橡皮筋的長度減小分析:當電流I增大時,金屬環(huán)P中的磁通量增大,下方磁場弱,環(huán)就會采取措施“向下運動”,讓磁通量減小來阻礙磁通量增大。如果由楞次定律和安培定則判斷出金屬環(huán)P中產生逆時針方向的感應電流,再根據對稱性及左手定則可知金屬環(huán)P所受安培力的合力方向向下,所以橡皮筋會被拉長。這樣分析就有些復雜,還容易出錯。。
例4:如圖所示,M、N為水平放置的兩根固定且平行的金屬導軌,兩根導體棒P、Q垂直于導軌放置并形成一個閉合回路,將閉合回路正上方的條形磁鐵從高處下落時:(AD)
A.P、Q將互相靠攏
B.P、Q將互相遠離
C.磁鐵的加速度仍為g
D.磁鐵的加速度小于g
分析:當條形磁鐵從高處下落接近回路時,穿過回路的磁通量增加,P、Q將采取措施“互相靠攏”,回路的面積減小一點,使穿過回路的磁通量減小一點,起到阻礙原磁通量增加的作用.由于磁鐵向下運動,導致線框磁通量變化,所以線框的感應電流“不讓”磁鐵向下運動,對它有向上的阻力,所以磁鐵合力小于重力,加速度一定小于g。
從以上的分析我們可以看出,把產生感應電流的回路想象成一個故意“唱反調”的孩子,它為了“阻礙”磁通量變化,他表現(xiàn)出的行為是,你過來,它“躲”。你要走,他又“跟”。磁通量變大,它就想辦法讓變小,磁通量變小,他又想辦法讓變大。它總會采取相應的措施來“阻礙”,即總“唱反調”。如果這樣想,我們在分析回路中有了感應電流時,回路和磁體會怎樣運動,或者受力情況,要比先分析出電流方向,再判斷受力方向,再分析運動情況要簡潔多了。