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        探究“感應(yīng)電流方向的判斷方法”

        2016-07-07 08:58:38周瑤鄒容
        新課程·下旬 2016年5期
        關(guān)鍵詞:線框感應(yīng)電流磁極

        周瑤 鄒容

        楞次定律是解決所有感應(yīng)電流方向問題最基本的方法。但是,在教學(xué)過程中,我發(fā)現(xiàn)學(xué)生感到運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向存在困難。學(xué)生覺得運(yùn)用楞次定律過程比較復(fù)雜繁瑣,不易操作。為了讓學(xué)生更容易掌握感應(yīng)電流方向的判斷,我和學(xué)生先根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向,再反過來總結(jié)出一些更易于操作的經(jīng)驗(yàn)。

        (1)運(yùn)動(dòng)中的導(dǎo)線在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向和感應(yīng)電流的方向符合右手定則。

        兩平行導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒垂直于導(dǎo)軌和磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng),則金屬棒中的感應(yīng)電流方向可以運(yùn)用“右手定則”判定,這種情形比較簡(jiǎn)單,這里不再贅述。

        (2)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈(線框)時(shí),線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁極與磁鐵的磁極之間存在“近斥離吸”的特點(diǎn)。

        鋁環(huán)實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)磁鐵靠近閉合鋁環(huán)時(shí),原本不動(dòng)的鋁環(huán)會(huì)和磁鐵同向運(yùn)動(dòng),即在此過程中的鋁環(huán)與磁鐵產(chǎn)生了排斥;當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí),原本不動(dòng)的鋁環(huán)也會(huì)和磁鐵同向運(yùn)動(dòng),即在此過程中的鋁環(huán)與磁鐵產(chǎn)生了吸引,根據(jù)“同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引”,就可以知道鋁環(huán)的磁極,再根據(jù)右手螺旋法則,進(jìn)而可以知道鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向。即,當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈(線框)時(shí),線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁極與磁鐵的磁極之間存在“近斥離吸”的特點(diǎn)。

        (3)對(duì)于同軸的螺線管之間,感應(yīng)電流的方向與原電流的方向之間存在“增反減同”的特點(diǎn)。

        如圖1,線圈M和N繞在同一個(gè)鐵芯上,閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后將滑片P向右滑動(dòng),則M中的電流方向由a到b且不斷增大,N中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由d到c。即N中的感應(yīng)電流方向與M中的原電流方向相反;當(dāng)滑片P向左滑動(dòng)時(shí),則M中的電流方向由a到b且不斷減小,N中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由c到d。即N中的感應(yīng)電流方向與M中的原電流方向相同;即可總結(jié)出:當(dāng)M中的電流發(fā)生變化時(shí),N中感應(yīng)電流的方向與M中原電流的方向之間存在“增反減同”的關(guān)系。其中,開關(guān)閉合表示M中的電流增大,開關(guān)斷開表示M中的電流減小。

        (4)閉合線框在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中平移時(shí),線框中的感應(yīng)電流的方向與通電直導(dǎo)線中的電流方向之間存在“近斥離吸,近邊為準(zhǔn)”的特點(diǎn)。

        如圖2,通電導(dǎo)線I和線框ABCD處在同一豎直平面內(nèi),導(dǎo)線中的電流方向如圖2。當(dāng)線框ABCD向右遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線I時(shí),線框ABCD中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳DCBA。我們注意到:AB邊所在處的磁場(chǎng)要比CD邊所在處的磁場(chǎng)強(qiáng),AB邊中的感應(yīng)電流受到的安培力向左且大,CD邊中的感應(yīng)電流受到的安培力向右且小,線框ABCD所受合力方向向左,與線框的運(yùn)動(dòng)方向相反;當(dāng)線框ABCD向左靠近通電直導(dǎo)線I時(shí),線框ABCD所受合力方向向右,也與線框的運(yùn)動(dòng)方向相反。這樣就可以得出“來拒去留,近邊為準(zhǔn)”的結(jié)論。反過來,我們?cè)儆眠@個(gè)結(jié)論去判斷感應(yīng)電流的方向就比較簡(jiǎn)單了。

        (5)閉合線框在多個(gè)不同磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)平移時(shí),線框中的感應(yīng)電流的方向可根據(jù)Ф-t圖來判斷。

        如圖3,兩根通電直導(dǎo)線平行放置,其中電流I1、I2方向相同,強(qiáng)度相等,線框ABCD與兩直導(dǎo)線共面,從I1的左邊勻速移動(dòng)到I2的右邊的過程中,當(dāng)線框的BD處在I1的左邊時(shí),根據(jù)“近斥離吸,近邊為準(zhǔn)”,線框中的感應(yīng)電流方向是“ABDCA”,接著畫出磁場(chǎng)分布圖,再以當(dāng)線框的BD處在I1的左邊時(shí)的磁通量為正,畫出Ф—t圖,最后可知Ф—t圖的斜率為正時(shí),感應(yīng)電流方向是“ABDCA”,那么Ф—t圖斜率為負(fù)時(shí),感應(yīng)電流方向是“ACDBA”。

        綜上所述,感應(yīng)電流的方向判斷并不難掌握,關(guān)鍵是要在學(xué)習(xí)的過程中多思考、多總結(jié),找出其中共性的知識(shí),成為自己的經(jīng)驗(yàn),這樣既能加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,又能提升自己的解題能力。

        編輯 薄躍華

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