学好用活楞次定律

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  “感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。”这就是著名的楞次定律。内容虽短,但其中包含的内容却是非常丰富的。深刻理解和全面掌握这项内容,对于学好电磁感应,不仅意义重大,而且十分必要。

一、深刻理解定律中关键词、句的含义


  1. 定律中“引起感应电流的磁通量”。
  它指的是:穿过线圈所包围的面积内的磁通量,而不是在它面积外的磁通量。不论面积外的磁通量如何变化,对感应电流的产生是没有任何贡献的。
  2. 定律中的“变化”。
  定律中说了二种磁场,一是引起感应电流的磁场,简称原磁场;二是感應电流的磁场。这两个磁场是“母”与“子”的关系。原磁场是“母”,感应电流的磁场是“子”。“母”要生“子”有一个条件:即“变化”,也就是原磁通量要变。它“变”才产生感应电流,不变则无。“变”的过程是产生感应电流的过程。
  3. 定律中的“阻碍”。
  “阻碍”只是阻碍变化而已,但变化还在进行,只是使“变化”变慢变缓,它不是迫使变化中止的意思。感应电流阻碍的对象是原磁通量的变化,而不是原磁场。

  “阻碍”不能理解为“相反”。因为感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向有可能相同,也有可能相反。感应电流的磁场对原磁通量的变化的“阻碍”作用表现在:当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,反抗磁通量的增加;而当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。这里的“阻碍”有时是反抗的含义,有时又是“补偿”的含义,即磁通量增加时,反抗磁通量的增加;磁通量减少时,又补偿磁通量的减少。
  阻碍的是磁通量变化回路内的,而不是外面的。如图1所示是两个圆环内的,不是内圆环内的。
  “阻碍”不能理解为“阻止”。感应电流磁场在电路中引起的磁通量的变化一定小于原磁场在电路中引起的磁通量的变化,不能改变磁通量变化的趋势,仅起到一种时间上的延缓作用。其实,出现“阻碍”效果时,回路内原磁场形成的磁通量肯定还要变化,感应电流的磁场只是延缓了这种变化,使之不能发生突变而已,因此“阻碍”也可理解为“延缓”。
  4. 正确认识“阻碍”与“变化”之间的关系。
  定律中所说的“变化”与“阻碍”的关系是因果关系。变化是“因”,“阻碍”是果。即闭合导体回路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果。简要地说,只有当闭合导体的回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现。

二、楞次定律的两种表述


  1. 本文开头就是楞次定律的第一种表述,其中心思想可用四个字概括:“增”反,“减”同。这种“阻碍”作用正是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。
  应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤如下:
  (1)确定原磁场的方向。原磁场可以是磁铁形成的,也可以是电流形成的。
  (2)确定穿过闭合回路的磁通量是如何变化的,这是产生感应电流的必要条件。磁通量的变化只有两种:增加或减少。
  (3)根据楞次定律确定感应电流所产生的磁场方向。穿过闭合导体回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;穿过闭合导体回路的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
  (4)运用安培定则根据感应电流的磁场方向判定感应电流方向。
  2. 楞次定律的第二种表述:“电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体(或磁体)间的相对运动”。其中心思想也可以用四个字来概括,即“来拒去留”。与下属情况类似:当你用力踏入软泥中时,软泥拒阻你的脚踏进去;当你又要将脚从软泥中拔出时,软泥又要“留住”你的脚,阻碍你的脚拔出来。条形磁铁在闭合线圈中插入和拔出产生感应电流的情况就是如此。它同样符合能量转化和守恒定律,是把其它形式的能转化为电能的过程。
  3. 楞次定律与右手定则:用楞次定律和右手定则都能判断感应电流的方向,但右手定则只适用于导体切割磁感线的情况,而楞次定律则适用于一切电磁感应现象。所以右手定则可看做是楞次定律的特殊情形,具有一定的局限性。

三、灵活运用“阻碍”


  楞次定律还可理解为:感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。这里产生感应电流的原因,既可以是磁通量的变化,也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路的形变。
  1. 当回路的磁通量发生变化时,感应电流的效果就是阻碍变化
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