葉柳容

摘 要： 學(xué)生應(yīng)理解楞次定律的內(nèi)容，掌握應(yīng)用楞次定律解題的一般步驟，并會(huì)分析楞次定律的不同表述形式，教師應(yīng)在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 楞次定律 不同表述形式 能力培養(yǎng)

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（選修3-2）》中指出了楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?！镀胀ǜ咧姓n程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（選修3-2）教師用書》中指出，其教學(xué)要求：1、理解楞次定律的內(nèi)容，2、掌握利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的方法，3、從楞次定律的不同表述形式，培養(yǎng)學(xué)生多角度認(rèn)識(shí)問(wèn)題的能力和高度概括的能力。楞次定律是高中物理中的重要內(nèi)容，其應(yīng)用非常廣泛。在產(chǎn)生電磁感應(yīng)的各種情況下，都可以應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，其一般步驟是：首先明確閉合電路中原來(lái)磁場(chǎng)的方向；再查明穿過(guò)閉合電路磁通量的變化（增加還是減少）；然后根據(jù)楞次定律，若磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟原來(lái)磁場(chǎng)的方向相反，若磁通量減少，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟原來(lái)磁場(chǎng)的方向相同；最后應(yīng)用安培定則，由感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向判斷出感應(yīng)電流的方向。整個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，如果理解了楞次定律的內(nèi)容及解題的一般步驟；楞次定律可以轉(zhuǎn)化為幾種不同表述形式，應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單。下面舉例分析楞次定律的應(yīng)用。

一、就磁通量而言，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

當(dāng)穿過(guò)電路的原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，以阻礙其增加；當(dāng)原磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)方向相同，以阻礙其減小。在自感現(xiàn)象中，則表現(xiàn)為：當(dāng)原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流就與原電流反向；當(dāng)原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流就與原電流同向，即“增反減同”。

例1如圖所示，一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過(guò)位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí)，順著磁場(chǎng)方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向分別為（ ）

A.逆時(shí)針?lè)较颍鏁r(shí)針?lè)较?/p>

B.逆時(shí)針?lè)较?，順時(shí)針?lè)较?/p>

C.順時(shí)針?lè)较颍槙r(shí)針?lè)较?/p>

D.順時(shí)針?lè)较?，逆時(shí)針?lè)较?/p>

解析：當(dāng)線圈第一次通過(guò)位置Ⅰ時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量方向水平向右且在增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)水平向左；根據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)方向看，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?dāng)線圈第一次通過(guò)位置Ⅱ時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量方向水平向右且在減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)水平向右；再根據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為順時(shí)針。答案是B。

例2如圖所示為測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L的兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表，用來(lái)測(cè)量自感線圈的直流電壓，在測(cè)量完畢后，將電路拆解時(shí)應(yīng)（ ）

A.先斷開(kāi)S

B.先斷開(kāi)S

C.先拆除電流表

D.先拆除電壓表

解析：若先斷開(kāi)S或先拆除電流表，線圈與電壓表組成閉合電路，這時(shí)，流過(guò)電壓表的電流值較大且與原來(lái)方向相反，電壓表的指針將反向偏轉(zhuǎn)，容易損壞電壓表；按操作要求，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S■，再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，然后拆除器材。答案是B。

二、就運(yùn)動(dòng)而言，阻礙導(dǎo)體（線圈）與磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

從獲得感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)相互作用時(shí)，即導(dǎo)體與原磁體相互作用時(shí)，感應(yīng)電流的效果總是要阻礙導(dǎo)體與原磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即靠近時(shí)，相互排斥，遠(yuǎn)離時(shí)，又會(huì)相互吸引，即“來(lái)拒去留”。

例3如圖所示，光滑水平面上停著一輛小車，小車上固定著一閉合線圈，今有一條形磁鐵自左向右平動(dòng)穿過(guò)線圈，在磁鐵穿過(guò)線圈過(guò)程中不受線圈以外的水平力作用，則（ ）

A.線圈先受到向右的力，后受到向左的力

B.線圈先受到向左的力，后受到向右的力

C.小車獲得向右的速度

D.小車與磁鐵組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

解析：當(dāng)條形磁鐵靠近線圈（小車）時(shí)，兩者相互排斥，小車受到向右的作用力而獲得向右的速度；當(dāng)條形磁鐵穿過(guò)線圈相對(duì)于線圈（小車）繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者又相互吸引，使線圈（小車）繼續(xù)受向右的作用，繼續(xù)獲得向右的速度，即體現(xiàn)“來(lái)拒去留”的特點(diǎn)。答案是C。

三、就閉合電路的面積而言，致使電路的面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì)

從閉合電路所圍的面積來(lái)看，感應(yīng)電流的效果總是使電路的面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì)。若穿過(guò)閉合電路的磁感線都朝同一個(gè)方向，當(dāng)磁通量增加時(shí)，電路面積用收縮的方式阻礙磁通量的增加；反之，當(dāng)磁通量減少時(shí)，電路面積用擴(kuò)張的方式阻礙磁通量的減少。即“增縮減擴(kuò)”。

例4、如圖所示圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，下列表述正確的是（ ）

A.線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

B.穿過(guò)線圈a的磁通量變大

C.線圈a有收縮的趨勢(shì)

D.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)

解析：將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，螺線管回路電阻增大，電流減小，螺線管周圍磁場(chǎng)減小，穿過(guò)線圈a的磁通量變小，線圈a為阻礙磁通量的減少，而有擴(kuò)張的趨勢(shì)。根據(jù)楞次定律和安培定則線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流。答案是D。

四、楞次定律在特殊情況下的應(yīng)用——右手定則

當(dāng)磁通量的變化是由導(dǎo)體切割磁感線引起時(shí)，感應(yīng)電流（或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）的方向用右手定則判斷比較簡(jiǎn)便。右手定則可以看成楞次定律在導(dǎo)體切割磁感線這種特殊情況下的應(yīng)用。

例5如圖所示，要使圖中ab段直導(dǎo)線中有向右的電流，則導(dǎo)線cd應(yīng)（ ）

A.向右加速運(yùn)動(dòng)

B.向右減速運(yùn)動(dòng)

C.向左加速運(yùn)動(dòng)

D.向左減速運(yùn)動(dòng)

解析：由右手定則可知當(dāng)cd向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab方向相反的電流；當(dāng)cd向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，與cd相連的線圈中產(chǎn)生與ab方向相同的電流，且由I=知，v增加，Icd變大，v減小，Icd變小；結(jié)合楞次定律可知當(dāng)cd向右加速或向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab中電流方向向右。答案是AD。

總之，無(wú)論哪種表述形式，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。深刻地理解了這一（楞次定律）內(nèi)容，就能靈活利用它判斷感應(yīng)電流的方向，同時(shí)加強(qiáng)分析、解決這類問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]司南中學(xué)物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（選修3—2）.山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011.7.

[2]司南中學(xué)物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（選修3—2）教師用書.山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011.7.

[3]張泉.世紀(jì)金榜高中全程學(xué)習(xí)方略新課程物理（選修3—2）叢書主編.陜西出版集團(tuán)未來(lái)出版社，2008.2.