二次感應(yīng)問題的求解策略

殷紹燕

(江蘇省泰州中學(xué)，江蘇泰州225300)

1問題的提出

在講到選修3-2第一章電磁感應(yīng)第四節(jié)楞次定律之后，學(xué)生對(duì)一道習(xí)題提出了幾個(gè)問題，題目和問題如下.

圖1

如圖1所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)MN會(huì)在磁場力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是().

A． 向右加速運(yùn)動(dòng)

B． 向左加速運(yùn)動(dòng)

C． 向右減速運(yùn)動(dòng)

D． 向左減速運(yùn)動(dòng)

本題的正確選項(xiàng)為B、C，學(xué)生提出的問題如下：

(1) 請問從MN棒向右運(yùn)動(dòng)，用右手定則依次推下去，為什么得不到正確答案？

(2) 我不明白的是：PQ只要向右或向左運(yùn)動(dòng)，有效面積不就變化嗎？即磁通量變化，然后考慮增反減同就可以了.為什么還要考慮加速還是減速運(yùn)動(dòng)呢？如：PQ向右運(yùn)動(dòng)，磁通量不就變大嗎？為什么向右加速，磁通量變大，向右減速，磁通量減??？

(3) 是否可這樣理解：這類問題只要有向左加速也就必然等同于向右減速？

出現(xiàn)以上情況，筆者不斷地問自己：二次感應(yīng)問題為什么同學(xué)們總是不能完全理解，作為老師，該怎樣幫助學(xué)生？

經(jīng)認(rèn)真思考后，筆者讓學(xué)生從存在的問題出發(fā)，抓該類問題物理過程的本質(zhì)，從而提出對(duì)應(yīng)的求解策略——執(zhí)因索果或執(zhí)果索因.當(dāng)然物理知識(shí)是需要在做題過程中領(lǐng)悟的，通過三道習(xí)題的體驗(yàn)與領(lǐng)悟使學(xué)生由淺入深地理解并提升.

2學(xué)生存在問題的分析

學(xué)生存在以上問題，歸根結(jié)底是不能真正理解二次感應(yīng)的過程與來龍去脈.具體有以下幾種情況：

(1) 概念混淆.如分不清到底誰是產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場和感應(yīng)磁場的電流.有同學(xué)說：PQ向右運(yùn)動(dòng)磁通量就變大，是指L2回路中原來的勻強(qiáng)磁場穿過L2回路的磁通量變大，但向右減速時(shí)，L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變小，感應(yīng)電流的磁場穿過L1的磁通量就減小.

(2) 理不清因果關(guān)系.如MN棒上因?yàn)橛懈袘?yīng)電流流過，受到安培力作用，從而向右運(yùn)動(dòng)，而不是向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流.

(3) 死記結(jié)果.很多同學(xué)認(rèn)真推導(dǎo)一個(gè)正確答案后，直接死記“向左加速也就必然等同于向右減速”，從而造成錯(cuò)誤.

3二次感應(yīng)的原理

二次感應(yīng)問題中一般有兩個(gè)回路，如上例中PQ與L2構(gòu)成一個(gè)回路，MN與L1又構(gòu)成一個(gè)回路.PQ只要運(yùn)動(dòng)，在L2回路中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(這是個(gè)磁生電問題)，但在L1回路中不一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，只有當(dāng)L2回路中產(chǎn)生的第一次感應(yīng)電流發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)使穿過L1回路的磁通量發(fā)生變化(這是個(gè)電生磁問題，或者說是電流的磁效應(yīng)問題)，這樣，才能在L1回路中再次產(chǎn)生第二次感應(yīng)電流(這又是個(gè)磁生電問題)，MN也才受到安培力而發(fā)生運(yùn)動(dòng).這類問題中有兩次磁生電問題，所以叫二次感應(yīng)，二次感應(yīng)過程中的因果關(guān)系必須明確.

4二次感應(yīng)問題的處理策略

學(xué)生必須弄清感應(yīng)過程的來龍去脈，根據(jù)因果關(guān)系，靈活應(yīng)用左手定則、右手定則、安培定則和楞次定律，可以執(zhí)因索果或執(zhí)果索因，一步一步加以分析.

執(zhí)因索果的具體解題步驟為：

(1) 根據(jù)原磁場的磁通變化和楞次定律(或右手定則)判斷第一次感應(yīng)電流的方向.

(2) 由法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律判斷第一次感應(yīng)電流的大小變化情況.

(3) 用安培定則判斷感應(yīng)電流i1產(chǎn)生的磁場方向，并判斷出該磁場的變化情況.

(4) 再用楞次定律判斷出由于感應(yīng)電流i1產(chǎn)生的磁場變化再次使其他回路產(chǎn)生的第二次感應(yīng)電流i2的方向，可能還會(huì)用到左手定則判定受力方向.

當(dāng)然，也可以執(zhí)果索因，以上述題目為例，流程如下圖：

5結(jié)束語

經(jīng)過問題分析、深入探究和一定的練習(xí)體驗(yàn)后，學(xué)生能夠從本質(zhì)上真正理解二次感應(yīng)問題的原理，并學(xué)會(huì)解決該類問題的基本方法，使教學(xué)達(dá)到了較好的效果.更主要的是老師可以借助這個(gè)過程著重強(qiáng)調(diào)并滲透處理因果關(guān)系的普遍方法——執(zhí)因索果或執(zhí)果索因，這也是今后處理各類問題的好方法之一.老師不僅要教學(xué)生知識(shí)，平時(shí)更要關(guān)注總結(jié)、滲透發(fā)現(xiàn)和解決問題的方法，以提升學(xué)生問題解決的能力.