Question

高中物理电学中的楞次定律

Answer 1

楞次定律是一条电磁学的定律,从电磁感应得出感应电动势的方向.其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向.它是由俄国物理学家海因里希·楞次在1834年发现的.
感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
　　注意：“阻碍”不是“相反”,原磁通量增大时方向相反,原磁通量减小时方向相同；“阻碍”也不是阻止,电路中的磁通量还是变化的.
　　它的公式是：
　　(如图所示)
　　其中 E 是电感,N 是线圈圈数,Φ 是磁通量.
楞次定律可表述为 ：
　　闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
　　楞次定律也可简练地表述为 ：
　　感应电流的效果,总是阻碍引起感应电流的原因
一、难点分析
　　1.从静到动的一个飞跃
　　学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于“静态场”考虑,而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系,是一种“动态场”,并且“静到动”是一个大的飞跃,所以学生理解起来要困难一些.
　　2.内容、关系的复杂性
　　“楞次定律”涉及的物理量多,关系复杂.产生感应电流的原磁场与感应电流的磁场两者都处于同一线圈中,且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化,它们之间既相互依赖又相互排斥.如果不明确指出各物理量之间的关系,使学生有一个清晰的思路,势必造成学生思路混乱,影响学生对该定律的理解.
　　3.学生知识、能力的不足
　　要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力,而大多数学生抽象思维和空间想象能力还不是很强,对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性,所以在某些问题的理解上容易出差错.
　　二、突破难点的方法
　　1.正确理解“楞次定律”的内容及“阻碍”的含义
　　（1）“楞次定律”的内容：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.
　　（2）对“阻碍”二字的理要正确全面地理解“楞次定律”必须从“阻碍”二字上下功夫,这里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”,它阻碍“原磁通量的变化”,不是阻碍原磁场,也不是阻碍原磁通量.不能认为“感应电流的磁场必然与原磁场方向相反”或“感应电流的方向必然和原来电流的流向相反”.所以“楞次定律”可理解为：当穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反；当穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同.另外“阻碍”不能理解为“阻止”,应认识到,原磁场是主动的,感应电流的磁场是被动的,原磁通量仍然要发生变化,阻止不了,而感应电流的磁场只是起阻碍作用而已.感应电流的磁场的存在只是削弱了穿过电路的总磁通量 变化的快慢,的变化特征和方向.例如：当增大感应电流的磁场时,原磁场也将在原方向上一直增大,只是增大得比没有感应电流的磁场时慢一点而已.如果磁通量变化被阻止,则感应电流就不会继续产生.无感应电流,就更谈不上“阻止”了.
　　2.掌握应用“楞次定律”判定感应电流方向的步骤
　　（1）明确原磁场的方向及磁通量的变化情况（增加或减少）.
　　（2）确定感应电流的磁场方向,依“增反减同”确定.
　　（3）用安培定则确定感应电流的方向.
　　3.弄清最基本的因果关系
　　“楞次定律”所揭示的这一因果关系可用图1（图1在哪我也不知道）表示.感应磁场与原磁场磁通量变化之间阻碍与被阻碍的关系：原磁场磁通量的变化是因,感应电流的产生是果,原因引起结果,结果又反作用于原因,二者在其发展过程中相互作用,互为因果.
　　4.正确认识“楞次定律”与能量转化的关系
　　“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动中的体现,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,因此,为了维持原磁场磁通量的变化,就必须有动力作用,这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功,将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以“楞次定律”中的阻碍过程,实质上就是能量转化的过程.
　　5.多角度理解“楞次定律”
　　（1）从反抗效果的角度来理感应电流的效果,总是要反抗产生感应电流的原因,这是“楞次定律”的另一种表述.依这一表述,“楞次定律”可推广为：
　　①阻碍原磁通量的变化.
　　②阻碍（导体的）相对运动（由导体相对磁场运动引起感应电流的情况）.可以理解为“来者拒,去者留”.
　　6.与之相关的解题方法
　　电流元法：在整个导体上去几段电流元,判断电流元受力情况,从而判断道题受力情况
　　等效磁体法：将导体等效为一个条形磁铁,进而作出判断