李元福

摘要：在高中物理教學(xué)中，學(xué)生不僅要記住楞次定律的內(nèi)容，而要去深刻理解其含義、準(zhǔn)確把握其實質(zhì)，并在解決實際問題的過程中加以靈活應(yīng)用，這樣才能更好地學(xué)習(xí)和掌握楞次定律。

關(guān)鍵詞：高中物理；楞次定律；理解應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）09-0295-01

楞次定律是電磁感應(yīng)的一個重要定律，也是高中物理教學(xué)的難點之一，教師感到難教，學(xué)生感到難學(xué)。楞次定律其內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。從定律的內(nèi)容看，它本身并沒有直接給出感應(yīng)電流的方向，也沒有直接給出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場的方向，而是給出感應(yīng)電流的一個特點，就是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。學(xué)生僅記住定律的內(nèi)容，而沒有去深刻理解其含義、準(zhǔn)確把握其實質(zhì)，在解決實際問題的過程中就不能靈活應(yīng)用。

1.傳統(tǒng)教學(xué)的困局

傳統(tǒng)的《楞次定律》一節(jié)時，是從條形磁鐵相對螺線管運動的實驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生將"感應(yīng)電流的磁場作為"中介"，通過填表比較，歸納出楞次定律的表述："感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

這種傳統(tǒng)的教學(xué)安排，涉及原磁場方向、感應(yīng)電流方向、線圈繞向、感應(yīng)電流的磁場方向、磁場的變化方向等眾多要素，早已受到了"現(xiàn)象多、過程復(fù)雜，效果不夠好"的評價。對此，正是本節(jié)演示實驗存在的問題，才造成了長期以來教學(xué)的困境，并陳述了三個理由。

1.1有違物理教學(xué)的簡單性原則。學(xué)生不能夠直接從"螺線管四組實驗"中判斷出感生電流的方向。這是因為由"磁鐵插入、拔出線圈"和"靈敏電流計指針擺動"兩個僅有的實驗現(xiàn)象判斷感生電流的方向，需要經(jīng)過（靈敏電流計接線柱的電流）"正進負(fù)出"和"線圈繞向"兩個思維環(huán)節(jié)，使得思維鏈條過長。

1.2沒能使用"分離與控制變量"的科學(xué)方法，使教學(xué)變得復(fù)雜。實驗將感生電流方向和感生電流的磁場方向兩個變量同時呈現(xiàn)，增加了教學(xué)問題的復(fù)雜程度。

1.3由實驗不能判斷出感生電流的磁場方向。因此，正是實驗的選取不當(dāng)造成了教學(xué)邏輯的繁冗，所以，這種方式必須予以改變。當(dāng)然，教材在"楞次定律的應(yīng)用"部分為我們提供了一定的啟示。

2.理解楞次定律的含義

首先，楞次定律的關(guān)鍵詞是"阻礙"，只有深度領(lǐng)會、全面把握"阻礙"的含義，才能把握定律的實質(zhì)。阻礙不是阻止，感應(yīng)電流的磁場對原磁場磁通量的變化有阻礙作用，而不是阻止了原磁場的變化，因為原磁通量的變化是引起感應(yīng)電流的必要條件，若這種變化被阻止了感應(yīng)電流就不可能產(chǎn)生。阻礙的作用只是使閉合電路中的磁能量的變化的進程延緩了。

其次，"阻礙"應(yīng)理解為"反抗"或"補償"。感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的變化表現(xiàn)為：當(dāng)原磁通量增加時感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，以"反抗"原磁場的方向而增加；當(dāng)原磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同，以"補償"原磁通量的減小?？梢姡?阻礙"的方式是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同或相反。為什么會有"阻礙"作用呢？這正是能的轉(zhuǎn)化和守恒的反映，因為在克服這種"阻礙"的過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。

再次，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁場分為兩部分，一部分是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，另一部分是引起感應(yīng)電流的磁場即原磁場。因此，在應(yīng)用楞次定律時一定要注意區(qū)分原磁場和感應(yīng)電流的磁場，絕不能混淆不清。引起感應(yīng)電流的原因是原磁場的磁通量的變化，不是原磁場的變化，因為原磁場變化而原磁場的磁通量不一定變化。例如，原磁場的磁感應(yīng)強度由1T均勻變?yōu)?T，垂直磁場方向的投影面積由0.5m2均勻變?yōu)?.25m2，而原磁場的磁通量始終是0.5Wb。

3.理解楞次定律的行為

第一、當(dāng)閉合回路的磁能量發(fā)生變化時，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，感應(yīng)電流的磁場反過來又對原磁場的變化起阻礙作用，即為楞次定律的行為表現(xiàn)。磁通量的變化的原因不同，具體表現(xiàn)出來的"效果'也不同。例如，由于磁場變化，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場的變化，即為"增反減同"；由于面積變化阻礙原磁通量的變化，即為"增縮減擴"；由于相對運動阻礙原磁場的變化，即為"近斥離吸"。簡單的說對于楞次定律只要抓住四個字——"阻礙"、"變化"。

第二、如果閉合回路的磁能量發(fā)生變化是由于磁體和閉合回路（或回路的部分導(dǎo)體）的相對運動引起的，則感應(yīng)電流所受原磁場的安培力來表現(xiàn)。其它力一樣，感應(yīng)電流的安培力，有使物體形變和改變物體運動狀態(tài)的兩大效果。使物體形變能阻礙原磁通量變化；改變物體的運動狀態(tài)也能阻礙原磁通量的變化。這就是楞次定律阻礙特性的廣義含義的本質(zhì)。

第三，如果原磁場是由電流產(chǎn)生的，當(dāng)通過導(dǎo)體的電流發(fā)生變化時，回路中感應(yīng)電流總是阻礙原電流的變化。如互感和自感現(xiàn)象中的電流阻礙，即為楞次定律的電行為表現(xiàn).通過上述幾種情況的分析，在實際應(yīng)用解題中加以總結(jié)不難發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：感應(yīng)電流與原磁場作用的結(jié)果，總是阻礙過程的進行。即效果阻礙原因。只要對"原因"和"效果"進行合理的延伸和擴展，就可以直接判定電磁感應(yīng)產(chǎn)生的各種結(jié)果和現(xiàn)象，從而避開一步步繁瑣的判定過程。

4.理解楞次定律的本質(zhì)

楞次定律的深刻意義在于它是普遍的能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。能量不能無中生有，感應(yīng)電流的能量也只能從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來，這種轉(zhuǎn)化正是通過阻礙作用表現(xiàn)出來的。如條形磁鐵插入或拔出閉合線圈的過程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知磁鐵無論插入或拔出，都必須克服磁場的斥力或引力做功，從而在此過程中消耗機械能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。應(yīng)電流的方向遵守楞次定律本身就說明了楞次定律的本質(zhì)就是能量守恒定律，或者說楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。

5.楞次定律的應(yīng)用

應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向的一般步驟：（1）明確原磁場的方向和原磁場的磁通量的變化情況，（2）根據(jù)楞次定律中所說的"阻礙"作用確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場的方向，（3）利用安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向。對楞次定律的理解一定要抓住定律中的四個字"阻礙""變化"，或廣義表述中的"反抗""原因"。

應(yīng)用時首先要判斷原磁場的方向和磁通量的變化情況，再根據(jù)楞次定律和安培定則判斷感應(yīng)磁場的方向，特別是在很多問題中，不需要要判斷感應(yīng)電流的方向這一類問題，應(yīng)用時抓住感應(yīng)電流的效果總是要反抗引起感應(yīng)電流的原因，將很方便地解題。