感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

楊舒涵

【摘要】本文先對感應(yīng)電流的基本概念進(jìn)行簡述，然后在電路閉合和磁通量變化相關(guān)基礎(chǔ)上，對感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件進(jìn)行詳細(xì)闡述。

【關(guān)鍵詞】感應(yīng)電流;產(chǎn)生條件;高中物理

感應(yīng)電流相關(guān)知識點(diǎn)是高中物理的重要部分，對這部分知識進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，我們不但要對感應(yīng)電流的相關(guān)概念進(jìn)行了解，同時(shí)還需要對感應(yīng)電流產(chǎn)生的環(huán)境與條件進(jìn)行深入掌握，這樣才能夠全面地掌握感應(yīng)電流相關(guān)的知識點(diǎn)。因此，本文對感應(yīng)產(chǎn)生的條件進(jìn)行深入分析有一定現(xiàn)實(shí)意義。

一、感應(yīng)電流的基本概念

所謂感應(yīng)電流，其是閉合回路在原磁場中產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場磁通量發(fā)生變化的電流，這個(gè)電流就是感應(yīng)電力。主要是指放在變化磁通量中導(dǎo)體閉合成一回路，這個(gè)電動(dòng)勢會驅(qū)使電子流動(dòng)，進(jìn)而形成感應(yīng)電流。簡單一點(diǎn)理解，在閉合回路一部分導(dǎo)體在磁場中進(jìn)行切割磁感運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，這個(gè)閉合回路中磁通量肯定會出現(xiàn)一定的變化，在閉合回路中就形成了感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而形成電流。在電路產(chǎn)生過程中有影響大小的因素，比如導(dǎo)向切割速度大小、導(dǎo)線切割速度方向、切割導(dǎo)線條數(shù)以及切割導(dǎo)線的有效長度等，這些都會對感應(yīng)電流的大小有直接性影響。在對感應(yīng)電流的方向就那些判斷的時(shí)候，可以使用右手定則方式，在實(shí)際操作過程中伸開右手，讓拇指和其他四個(gè)手指相互垂直，并且都和手掌處于同個(gè)平面中。在此過程中可以讓磁感線在手心進(jìn)入，并且讓拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向。這個(gè)時(shí)候四個(gè)指頭所指出的方向即為感應(yīng)電流的方向。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)與磁場方向都會對感應(yīng)電流的方向形成一定的影響，在電磁學(xué)中，右手定則判斷主要是和力無關(guān)的方向。除此之外，還可以使用電流產(chǎn)生磁場方向阻礙原磁場的變化，然后再使用右手螺旋定則對電流在線圈中的方向進(jìn)行判斷。

二、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

感應(yīng)電流的產(chǎn)生有著其一定的條件，只要是穿過閉合電流的磁通量出現(xiàn)變化，則閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以，閉合電路一部分導(dǎo)體在磁感線中進(jìn)行了切割磁感線運(yùn)動(dòng)，這其中產(chǎn)生的電流是感應(yīng)電流，是一種比較片面的說法。導(dǎo)體不切割磁感線，也可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。在學(xué)習(xí)感應(yīng)電流相關(guān)知識時(shí)，需要通過各種有效的方式對感應(yīng)電流產(chǎn)生條件進(jìn)行掌握。

（一）電路必須閉合

在高中物理教材中有和《楞次定律》相關(guān)的知識點(diǎn)，其中的問題和練習(xí)中有相關(guān)的例題：圖1中的AB都是鋁環(huán)，其中A是閉合的，且B是斷開的，其中的橫梁能夠繞中間的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。使用任何的磁鐵的任意一級去接觸A環(huán)，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象。若將磁鐵在A環(huán)中移開，又會產(chǎn)生什么現(xiàn)象。將磁極接近和遠(yuǎn)離B環(huán)的時(shí)候，又會產(chǎn)生什么樣的現(xiàn)象？請解釋與說明。

這就是我們都比較熟悉的楞次環(huán)實(shí)驗(yàn)，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過程中都需要使用這個(gè)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析過程中，我們能夠知道的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生必要條件是電路必須要閉合。在一些特殊情況下，電流不閉合也可以產(chǎn)生電流。但是我們都知道的是，在直流電流中，電路若是斷開的，則電路中不會有任何電流產(chǎn)生。不過也有一些特殊情況出現(xiàn)，比如在電路中串接有電容器時(shí)，即便是電建閉合，但是因?yàn)殡娙萜鲀蓸O之間絕緣，所以整個(gè)回路依舊能夠當(dāng)做斷開的狀態(tài)。并且在暫態(tài)之中，回路有可能存在充電與放電電流的現(xiàn)象。但是，在一般情況之下，我們并不會因?yàn)檫@個(gè)暫態(tài)過程而對電路斷開則電路中沒有電流的這個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行否定。在圖1的這個(gè)實(shí)驗(yàn)中也有類似的情況，再加上在電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電流應(yīng)該由感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生，其中的大小滿足閉合電流歐姆定律，并不是所謂的類似電容量放電情況，所以這種現(xiàn)象不能夠當(dāng)做電流閉合的特殊情況。從這方面來看就能夠知道的是，電路閉合是感應(yīng)電流產(chǎn)生的必備條件，若是電路沒有閉合，則并不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

（二）磁通量變化

針對于磁通量變化的條件，可以使用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，比如將一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框放置在勻強(qiáng)磁場中，保持線框平面始終和磁感線垂直，讓線框進(jìn)行左右移動(dòng)，如圖2所示，在此基礎(chǔ)上判斷線框是否有產(chǎn)生感應(yīng)電流。若是線框做勻速運(yùn)動(dòng)，在兩端電荷不斷累積之下，其建設(shè)的電場對兩端ab兩邊自由電子作用會逐漸增大，一直到電場力增加到和洛倫茲力相平衡為止。在這過程中的持續(xù)時(shí)間十分短，dc邊也是如此。所以這個(gè)時(shí)候ab和dc邊不會有持續(xù)感應(yīng)電流出現(xiàn)，但若是線框做變速運(yùn)動(dòng)，在原始問題中的左右運(yùn)動(dòng)就是這種情況。在這種時(shí)候ab、dc邊內(nèi)自由電子受到的洛倫茲力會隨著速度的變化而改變，這樣就產(chǎn)生了持續(xù)感應(yīng)電流。從這一個(gè)實(shí)驗(yàn)上來看，可以知道的是磁通量的變化也是感應(yīng)電流產(chǎn)生的必備條件，也就是說要想產(chǎn)生感應(yīng)電路，則磁通量必須要發(fā)生變化。

三、結(jié)束語

感應(yīng)電流的產(chǎn)生是高中物理中重要的知識點(diǎn)，在對感應(yīng)電流的知識進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，我們必須掌握的是感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí)的條件。感應(yīng)電流的產(chǎn)生需要線路閉合，并且磁通量要有一定的變化，除此之外還有切割磁感線運(yùn)動(dòng)。這些都是感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，在學(xué)習(xí)中我們可以通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

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