汪菊霞

(渭源縣大路小學 甘肅 定西 748207)

電磁感應(yīng)現(xiàn)象和判斷感應(yīng)電流的方向即交互運用楞次定律和右手定則是電磁感應(yīng)的重點,尤其是穿過環(huán)的磁通量發(fā)生變化,在環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流的這類問題最為典型.在平時學習中,對單獨一個環(huán)判斷電流流向和環(huán)具有收縮或擴張趨勢時,學生都較容易理解,但當遇到雙環(huán)疊加時,在理解上很困惑.針對這個問題,筆者淺析如下.

其實理解雙環(huán)疊加問題,關(guān)鍵有3點:其一判斷穿過環(huán)內(nèi)磁通量的變化,可以引用一個環(huán)套在條形磁鐵上的原理.對于條形磁鐵,在外部磁場從N極指向S極,所有外部磁場經(jīng)S極進入指向N極,從而形成閉合曲線.當環(huán)套在磁鐵上時,磁體內(nèi)部從S極到N極的磁場全部穿過環(huán),而磁體外部由N極指向S極的磁場只有部分從相反方向穿過環(huán).因此,穿過環(huán)的磁通量是指穿過的凈磁場通量,與磁體內(nèi)部磁場方向相同.其二判斷感應(yīng)電流方向時,應(yīng)用楞次定律和安培定則,根據(jù)原電流的變化判斷出要討論環(huán)內(nèi)凈磁場通量的變化,進而根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向,最后由安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向.其三判斷環(huán)的擴張與收縮趨勢時,可引用兩通電直導(dǎo)線的原理.對于兩直導(dǎo)線,若通入同向電流時,其中一根通電直導(dǎo)線在另一根通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中,會受到安培力作用而彼此靠近,若通入反向電流則相互排斥而遠離.把這一原理可以應(yīng)用到雙環(huán)疊加的情境,若雙環(huán)中原電流與感應(yīng)電流同為順時針或同為逆時針,則兩環(huán)相互吸引,對于外環(huán)而言,具有向內(nèi)收縮趨勢,對于內(nèi)環(huán)而言,具有向外擴張趨勢.若雙環(huán)中原電流與感應(yīng)電流一是順時針,一為逆時針,則兩環(huán)相互排斥.對于外環(huán)具有向外擴張的趨勢,對于內(nèi)環(huán)具有向內(nèi)收縮的趨勢.在遇到類似問題時,注意上面3個關(guān)鍵點,雙環(huán)問題將迎刃而解.為了讓學生更容易理解,現(xiàn)用具體例子解析.

【例題】如圖1所示,P環(huán)位于螺線管的中垂面處,當P環(huán)中感應(yīng)電流為順時針方向(圖2)且受背離圓心向外的張力時,則螺線管中電流的方向及大小變化是

A．b→a，減小

B．b→a，增大

C．a(chǎn)→b，減小

D．a(chǎn)→b，增大

圖1 圖2

解析:為了解題方便,畫出右側(cè)側(cè)視圖如圖2所示,由題意可知外環(huán)中電流為順時針,而此電流為感應(yīng)電流,內(nèi)環(huán)為螺線管的其中一匝線圈.由外環(huán)電流根據(jù)安培定則可知外環(huán)內(nèi)凈磁場垂直紙面向里,根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流的磁場對螺線管即圖2中內(nèi)環(huán)中心磁場通量的變化有阻礙作用,那么就有兩種情況,一種情況是內(nèi)環(huán)中電流方向也是順時針即由b到a,并且電流減小,對圖2中兩環(huán)來看,都是順時針電流,相互吸引,外環(huán)有向內(nèi)收縮趨勢,內(nèi)環(huán)有向外擴張趨勢,另一種情況是內(nèi)環(huán)中電流方向是逆時針即由a到b,并且增大,對圖2中兩環(huán)來看外環(huán)是順時針電流,內(nèi)環(huán)是逆時針電流,相互排斥,外環(huán)有向外擴張趨勢,內(nèi)環(huán)有向內(nèi)收縮趨勢.結(jié)合題意P環(huán)受背離圓心向外的張力.可知此題答案為選項D.