對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用

毛立云

內(nèi)容摘要：楞次定律是電工電子基礎(chǔ)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，楞次定律的學(xué)習(xí)應(yīng)正確理解其內(nèi)容，更重要的是對(duì)該定律中的“阻礙”要有充分的理解，這樣才會(huì)更好地理解并應(yīng)用楞次定律解決實(shí)際問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：楞次定律 ； 內(nèi)容理解 ； 阻礙；

在物理學(xué)科中，楞次定律比較重要，其應(yīng)用時(shí)涉及到力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)幾部分知識(shí)，比較難學(xué)，不容易理解和靈活應(yīng)用。在學(xué)習(xí)楞次定律時(shí)一定要全面深刻的理解其概念。楞次定律是確定感應(yīng)電流方向的普遍適用的重要規(guī)律。它的內(nèi)容抽象，涉及到電與磁之間復(fù)雜的相互關(guān)系。高中物理對(duì)楞次定律的表述為："感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。要掌握這個(gè)定律，學(xué)習(xí)理解的過(guò)程中我覺(jué)得應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

一、要正確理解楞次定律

1、感應(yīng)電流的磁通量阻礙引起產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量； 2、阻礙的是穿過(guò)回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身。

3、原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。

4、“阻礙”不是阻止，也不是變?yōu)榉聪?，?yīng)理解為“反抗”或“補(bǔ)償”

二、要正確理解“阻礙”二字含義的進(jìn)一步表述

1、表述內(nèi)容：A感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是反抗產(chǎn)生它的那個(gè)原磁場(chǎng)。B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是彌補(bǔ)產(chǎn)生它的那個(gè)原磁場(chǎng)。2、可概括為以下三種形式：（1）阻礙原磁通量的變化，可概括為：“增反減同”；（2）阻礙導(dǎo)體與磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，概括為：“來(lái)拒去留”；（3）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象），概括為：“增反減同”。有了這些結(jié)論，在有些特殊情況下，運(yùn)用推廣含義解題比運(yùn)用楞次定律本身直接解題要方便得多。楞次定律內(nèi)容中存在“兩個(gè)”磁場(chǎng)，一個(gè)是引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)B，另一個(gè)是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B′原磁場(chǎng)與感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，兩者不能混淆。

三、要正確區(qū)分楞次定律與右手定則的關(guān)系

導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定來(lái)得方便簡(jiǎn)單。反過(guò)來(lái)，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判斷出來(lái)。 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定來(lái)得方便簡(jiǎn)單。反過(guò)來(lái)，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判斷出來(lái)。如閉合圓形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出來(lái)。 引起磁通量變化的原因通常有：原磁通量的變化、導(dǎo)體和磁體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)、閉合導(dǎo)體的有效面積的變化、原電流的變化等。磁通量變化的情況不外乎增加或減少。 在判斷閉合電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，關(guān)鍵就是分析穿過(guò)閉合電路中的磁通量是否發(fā)生變化。例如圖1甲所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面上，在下列情況中線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是：（ ）

A. 導(dǎo)線中電流強(qiáng)度變大 B. 線框向右平動(dòng)C. 線框向下平動(dòng) D. 線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)

解析：對(duì)A選項(xiàng)，因?qū)Ь€中電流I增大，而引起導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)增強(qiáng)，使穿過(guò)線框的磁通量增大，故A選項(xiàng)正確。對(duì)B選項(xiàng)，因直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)分布是不均勻的，越離開(kāi)直導(dǎo)線，磁場(chǎng)越弱，磁感線的具體分布如圖1乙所示。因此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量變小，故B選項(xiàng)正確。對(duì)C選項(xiàng)，由圖1乙可知線框向下平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量不變，故C選項(xiàng)錯(cuò)。對(duì)D選項(xiàng)，可用一些特殊位置來(lái)分析，當(dāng)線框在圖1乙圖示位置時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量大。當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90o時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量減小到零。因此，可以判定線框以ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁通量一定變化。故D選項(xiàng)正確。

四、要明確楞次定律判斷感應(yīng)電流的步驟

（1）首先要明確原磁場(chǎng)的方向；（2）其次應(yīng)明確回路中磁通量的變化情況；（3）再次應(yīng)用楞次定律，確定感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向；（4）最后應(yīng)用安培定則，確定感應(yīng)電流的方向。楞次定律判斷出的是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，要判斷感應(yīng)電流的方向，還須運(yùn)用右手定則。

五、應(yīng)正確理解楞次定律與能量守恒定律的聯(lián)系

楞次定律在本質(zhì)上等同于能量守恒定律。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流在閉合電路中流動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，能量不能無(wú)中生有，這部分能量只能從其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。比如說(shuō)，當(dāng)條形磁鐵從閉合線圈中插進(jìn)與拔出的過(guò)程中，按照楞次定律，把磁鐵插入線圈或從線圈中拔出，都必須克服磁場(chǎng)的斥力或引力做功。實(shí)際上，正是這一過(guò)程消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。感應(yīng)電流的方向遵守楞次定律的事實(shí)本身就說(shuō)明了楞次定律的本質(zhì)就是能量守恒定律，或者說(shuō)，楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。因此熟練掌握楞次定律與安培定則、左手定則、右手定則的綜合使用，對(duì)于解決有關(guān)電磁感應(yīng)的問(wèn)題中方便，快捷，準(zhǔn)確。從以下兩點(diǎn)入手，靈活玩“左右手游戲” 1、熟知安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律應(yīng)用于不同現(xiàn)象中。 （1）判斷運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)應(yīng)用安培定則（用右手）； （2）判斷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流作用力時(shí)應(yīng)用左手定則； （3）判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用右手定則，閉合回路磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用楞次定律。2、巧記右手定則與左手定則的區(qū)別：抓住“因果關(guān)系”才能無(wú)誤，“因動(dòng)而產(chǎn)生電”──用右手；“因電而運(yùn)動(dòng)”──用左手。

總之，在學(xué)習(xí)楞次定律的過(guò)程中應(yīng)把握以上幾點(diǎn)，特別是作為一個(gè)教師，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生從上述幾點(diǎn)著手學(xué)習(xí)，可以突破這一定律的難點(diǎn)。

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