韓杰

高中物理對很多同學(xué)來說，都是一個(gè)很難學(xué)的學(xué)科。而在高中物理范圍內(nèi)，電磁學(xué)又是更難學(xué)的一部分。尤其是楞次定律中涉及安培力的問題，使很多同學(xué)望而生畏。

楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化。那么，對于感應(yīng)電流的磁場到底是如何阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化的呢？我們首先分析這樣一個(gè)問題：

例題1：如圖所示，MN，PQ為同一水平面的兩平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，導(dǎo)體ab，cd與導(dǎo)軌有良好的接觸并能滑動(dòng)，當(dāng)ab沿軌道向右滑動(dòng)時(shí)，則（ ）

A.cd向右滑 B.cd不動(dòng)

C.cd向左滑 D.無法確定

分析：對于本題來說，我們只知道磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，但是不知道是垂直向里，還是垂直向外，所以，我們先假設(shè)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向里。那么，當(dāng)導(dǎo)體ab向右滑動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則可以判斷出，導(dǎo)體棒ab中的電流由b向a，即導(dǎo)體cd中的電流為由c到d，此時(shí)，導(dǎo)體棒cd所受到的安培力向右，因此，cd向右滑。而如果磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向外，當(dāng)導(dǎo)體ab向右滑動(dòng)時(shí)，根絕右手定則判斷出導(dǎo)體棒ab中的電流方向由a到b，則cd棒中的電流由d到c。由于磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向外，根據(jù)左手定則可以判斷cd棒仍然向右滑動(dòng)。

根據(jù)此題的結(jié)果，我們可以得出一個(gè)結(jié)論，ab棒向右滑動(dòng)，會(huì)引起閉合回路中磁通量的減小，而cd棒向右運(yùn)動(dòng)，則是為了阻礙閉合回路中磁通量的減小，無論磁場方向如何，cd棒為了阻礙減小磁通量的變化，運(yùn)動(dòng)方向都是向右的。

通過大量的習(xí)題和實(shí)踐，我們可以對楞次定律得出了一個(gè)新的理解：感應(yīng)電流受到的安培力的作用效果，總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化。也就是說，我們可以直接從閉合回路中磁通量的變化，來判斷通電導(dǎo)線受安培力作用后的運(yùn)動(dòng)方向。如果感應(yīng)電流是由于閉合回路中磁通量增加而產(chǎn)生的，那么感應(yīng)電流所受到的安培力的作用效果就是使回路中的磁通量減少；同樣，如果感應(yīng)電流是由于回路中的磁通量減少而產(chǎn)生的，那么，感應(yīng)電流所受到的安培力的作用效果就是使回路中的磁通量增加。我們通過下面的習(xí)題來分析一下這個(gè)結(jié)論：

例題2：如圖所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個(gè)小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行，當(dāng)電鍵S接通一瞬間，兩銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是（ ）

A.同時(shí)向兩側(cè)推開

B.同時(shí)向螺線管靠攏

C.一個(gè)被推開，一個(gè)被吸引，但因電源正負(fù)極未知，無法具體判斷

D.同 時(shí) 被 推 開 或 同 時(shí) 向 螺 線 管 靠 攏，但 因 電 源 正 負(fù) 極未 知，無 法 具 體 判 斷

分析：電源接通的瞬間，會(huì)使螺線管中的磁通量增加，同時(shí)兩小銅環(huán)中的磁通量增加，由于安培力的效果是阻礙磁通量的增加，所以，安培力會(huì)使銅環(huán)中的磁通量減少，即使銅環(huán)向外推開。

如果本題先根據(jù)楞次定律判斷電流方向，再判斷安培力方向，則需要分兩種情況進(jìn)行討論，要花費(fèi)很長的時(shí)間才能做出準(zhǔn)確的判斷，而且容易出錯(cuò)。運(yùn)用安培力的作用效果，不但能做出更準(zhǔn)確的判斷，而且能節(jié)省很多時(shí)間。

例題3：如圖所示，當(dāng)金屬棒a在金屬軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈b向左擺動(dòng)，則金屬棒a （ ）

A、向左勻速運(yùn)動(dòng)

B、向左加速運(yùn)動(dòng)

C、向右加速運(yùn)動(dòng)

D、向右減速運(yùn)動(dòng)

分析：線圈b向左擺動(dòng)的過程，是遠(yuǎn)離金屬棒a的過程，是使線圈b磁通量減小的過程，因此，擺動(dòng)過程是為了阻礙磁通量的增加，也就是說，螺線管中的磁通量在增加，即導(dǎo)線匯中的電流在增加，所以，金屬棒a是加速運(yùn)動(dòng)。即B、D兩個(gè)答案正確。

結(jié)合以上幾個(gè)例題，我們可以對關(guān)于感應(yīng)電流在磁場中運(yùn)動(dòng)的問題有一個(gè)更便捷的解題方法：感應(yīng)電流的安培力的作用效果，是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化。

高中物理人教版選修3-2的14頁問題與練習(xí)中第6題：

如圖中的兩個(gè)鋁環(huán)，一個(gè)是閉合的，一個(gè)是斷開的，橫梁可以繞中間的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。用磁鐵的任意一極去接近閉合鋁環(huán)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁鐵從閉合環(huán)移開，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？磁鐵移近或遠(yuǎn)離斷開鋁環(huán)，又會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

分析：根據(jù)我們前面得出的結(jié)論：對于閉合鋁環(huán)來說，磁鐵靠近時(shí)，鋁環(huán)中的磁通量增加，因此，安培力的作用效果是阻礙磁通量的增加，則鋁環(huán)將遠(yuǎn)離磁鐵，即鋁環(huán)會(huì)后退。而磁鐵遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)中的磁通量減小，安培力的作用效果要阻礙磁通量的減小，則鋁環(huán)將靠近磁鐵，即鋁環(huán)將跟隨磁鐵向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。而對于斷開的鋁環(huán)來說，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，則沒有安培力的作用，自然不會(huì)隨磁鐵的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。

我們再分析這樣一個(gè)習(xí)題：

例題4：如圖，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí)，若線圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線圈受到的支持力N及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢的正確判斷是（ ）

A.N先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢向左

B.N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢向左

C.N先小于mg后大于mg.運(yùn)動(dòng)趨勢向右

D.N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢向右

此題對大部分同學(xué)來說，都是一個(gè)難度很大的問題。如果按照常規(guī)的思維來分析，首先需要判斷磁鐵靠近和遠(yuǎn)離線圈的兩個(gè)過程中，線圈中磁通量的變換情況，然后判斷線圈感應(yīng)電流的方向，再用左手定則判斷線圈導(dǎo)線受到的安培力的方向。這中間，還需要對安培力進(jìn)行分解，才能準(zhǔn)確地判斷出線圈受到的安培力分別在豎直方向和水平方向分力的方向。但是如果直接分析安培力的作用效果，此題就變的非常簡單了。

分析：磁鐵從線圈上方進(jìn)過時(shí)，磁鐵是先靠近磁鐵，后遠(yuǎn)離磁鐵。磁鐵靠近線圈，使線圈中的磁通量增加，因此，線圈受到的安培力將會(huì)使線圈遠(yuǎn)離磁鐵，即磁鐵向右、向下運(yùn)動(dòng)，所以N大于mg，線圈運(yùn)動(dòng)趨勢向右。磁鐵遠(yuǎn)離線圈，使線圈中的磁通量減小，因此，線圈受到的安培力使線圈靠近磁鐵，即磁鐵向右、向上運(yùn)動(dòng)。所以N小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢向右。

物理學(xué)科來源于生活，應(yīng)用于生活，只要我們能細(xì)心地觀察，認(rèn)真地分析，很容易得出結(jié)論的。所以，我們只要觀察、認(rèn)真分析生活中的常見的一些問題，學(xué)好物理，不再是難題。

參考文獻(xiàn)

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書高中物理選修3-2（人教版）。