劉陳艷

楞次定律的基本內(nèi)容是：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。

楞次定律解決的是感應(yīng)電流的方向問題，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，而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場。楞次定律關(guān)系到兩個磁場，即感應(yīng)電流的磁場（新產(chǎn)生的磁場）和引起感應(yīng)電流的磁場（原有的磁場）。這兩個磁場的關(guān)系不是“同向”或“反向”的簡單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系。因此，不能認(rèn)為感應(yīng)電流的磁場方向和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。“阻礙”的具體表現(xiàn)為：當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反，感應(yīng)電流的磁通量阻礙了引起感應(yīng)電流的磁通量的增加；當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同，感應(yīng)電流的磁通量阻礙了引起感應(yīng)電流的磁通量的減少；當(dāng)回路中的磁通量不變時，則沒有“變化”需要阻礙，所以沒有感應(yīng)電流的磁場，也就沒有感應(yīng)電流。楞次定律涉及的物理量和物理規(guī)律較多，只有對原磁場方向、原磁通量變化情況、感應(yīng)電流的磁場方向、安培定則（右手螺旋定則）進(jìn)行正確的判定和使用。才能得到正確的感應(yīng)電流的方向。

楞次定律的第一種表述反映了感應(yīng)電流的方向應(yīng)遵循的規(guī)律。也告訴我們產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因不是因為有磁場，而是因為有磁通量的變化。

應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟是：（1）確定原磁場的方向；（2）判斷穿過閉合回路磁通量的變化情況；（3）根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向.可理解為“增反減同”；（4）根據(jù)安培定則判斷感應(yīng)電流的磁場方向。

例1如圖1所示，導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有恒定電流I，當(dāng)導(dǎo)線框南左向右勻速通過直導(dǎo)線時，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流的方向是怎樣的？

解析：在導(dǎo)線框越過直導(dǎo)線的過程中，直導(dǎo)線左邊的導(dǎo)線框部分的磁通量穿出，而有邊的導(dǎo)線框部分的磁通量穿入，如圖2所示。當(dāng)直導(dǎo)線左邊的導(dǎo)線框面積大于右邊面積時，合磁通量是向外的且逐漸減小，為阻礙向外方向磁通量的減小，感應(yīng)電流的方向為“a→b→c→d→a；當(dāng)直導(dǎo)線左邊的導(dǎo)線框面積小于有邊面積時，合磁通量是向內(nèi)的且逐漸增加，為阻礙向內(nèi)方向磁通量的增大，感應(yīng)電流的方向仍為a→b→c→d→a。所以當(dāng)導(dǎo)線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線時.導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a。

楞次定律的第二種表述：感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果，總要反抗引起感應(yīng)電流的原因，它反映了感應(yīng)電流產(chǎn)生的機械效果——反抗。

一般判斷機械效果宜用楞次定律的第二種表述形式。應(yīng)用楞次定律的第二種表述形式判斷機械效果的步驟是：先找出引起感應(yīng)電流的原因（如磁通量變化、相對運動等），再來確定阻礙方式（如阻礙磁通量變化.阻礙相對運動等）。

理解楞次定律內(nèi)涵的關(guān)鍵是對“阻礙”二字的理解?！白璧K”有兩層含義：一是感應(yīng)電流的磁場阻礙了原磁場的變化；二是磁場對感應(yīng)電流的作用力阻礙了導(dǎo)體與磁場的相對運動。楞次定律的兩種表述形式在實質(zhì)上是等價的。

例2如圖3所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈。當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈的一條中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則下列關(guān)于線圈受到的支持力N及在水平方向上運動趨勢的判斷中正確的是（）。

A.N先小于mg后大于mg，運動趨勢向左

B.N先大于mg后小于mg，運動趨勢向左

C.N先小于mg后大于mg，運動趨勢向有

D.N先大于mg后小于，mg，運動趨勢向右。

解析：當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈的一條中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，線圈中向下的磁通量先增加后減少。由楞次定律的第二種表述可知，感應(yīng)電流的磁場阻礙磁鐵的運動。當(dāng)磁鐵靠近線圈時二者相互排斥，線圈受排斥力向右下方，N大于，mg，線圈有水平向右運動的趨勢；當(dāng)磁鐵離開線圈時二者相互吸引，線圈受吸引力向右上方，N小于mg.線圈有水平向右運動的趨勢。答案為D。

自感線圈產(chǎn)生自感電動勢的原因是自身電流產(chǎn)生磁場又穿過線圈本身。當(dāng)自身電流變化引起穿過自身的磁通量變化時，便產(chǎn)生感應(yīng)電流（感應(yīng)電動勢）。

當(dāng)線圈中的電流增強時，自感電動勢與增強的電流方向相反，以阻礙電流的增強；當(dāng)線圈中的電流減弱時，自感電動勢與減弱的電流方向相同，以阻礙電流的減弱。斷電自感電流的大小不會超過斷電瞬間線圈中電流的大小，通電自感電動勢的大小不會超過電源的電動勢，這也是“阻礙”的具體表現(xiàn)。如罔4所示，燈‘泡L₁、L₂分別標(biāo)有“36V，40w”和“36V，25w”字樣，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器.R，使兩燈泡都正常發(fā)光。這時斷開開關(guān)重做實驗，開關(guān)閉合后看到的現(xiàn)象是什么？穩(wěn)定后哪只燈較亮？再斷開開關(guān)，又將看到什么現(xiàn)象？

解析：重新閉合開關(guān)瞬間，南于線圈L對電流增大的阻礙作用，燈泡L₁將慢慢亮起來，而燈泡L₁立即變亮，這時線圈L的作用相當(dāng)于一個大電阻。穩(wěn)定后兩燈泡都正常發(fā)光，燈泡L₁的額定功率大，所以較亮，這時線圈L的作用相當(dāng)丁一只普通的電阻（等于該線圈的電阻）。斷開開關(guān)瞬間，南于線圈L對電流減小的阻礙作用，通過燈泡L₁的電流將逐漸減小燈泡L₁漸漸變暗直到熄滅，而兩燈泡、滑動變阻器、線圈組成一個閉合回路，所以燈泡L₁也將逐漸變暗直到熄滅，且斷開開關(guān)瞬間還會閃亮一下（因為原來有I₁>I₂），通過燈泡L₂的電流方向與原來的電流方向相反，這時線圈L的作用相當(dāng)于一個電源。

注意：若燈泡L₁的額定功率小于燈泡L₂的額定功率，則斷開開關(guān)瞬間燈泡L₂不會出現(xiàn)“閃亮”現(xiàn)象。

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流，以及磁場對電流的作用力隨時間的變化規(guī)律，均可通過圖像直觀地表示出來。

解決電磁感應(yīng)中圖像問題的關(guān)鍵是分析磁通量的變化是否均勻，從而判定感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流或安培力的大小足否恒定，然后應(yīng)用楞次定律判斷其方向。

例4如圖5所示，邊長為L、總電阻為R的正方形線框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc邊緊靠磁感應(yīng)強度大小為B、寬度為2L、方向豎直向下的有界勻強磁場的邊緣?，F(xiàn)使線框以初速度V_o勻加速通過磁場，則如圖6所示的四幅罔像中能定性反映線框在剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中，線框中的感應(yīng)電流的變化情況的是（）。

解析：當(dāng)線框進(jìn)入磁場時，穿過線框的磁通量增加，由楞次定律容易判斷出線框中感應(yīng)電流的方向為a→b→c→b→a，且均勻增大；當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場后，穿過線框的磁通量不變化，則線框中無感應(yīng)電流；當(dāng)線框離開磁場時，穿過線框的磁通量減少，由楞次定律容易判斷出線框中感應(yīng)電流的方向為a→b→d→a，且均勻增大。因為線框勻加速通過磁場，上述時間將依次縮短，所以線框中的感應(yīng)電流隨時間的變化情況為圖像A。線框在剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中，某一時刻的速度和位移滿足關(guān)系式V²-Vo²=2ax，因而線框中的感應(yīng)電流隨位移的變化不均勻，出現(xiàn)圖像D所示的情況。答案為AD。

綜上所述，楞次定律的本質(zhì)就在于“阻礙”和“反抗”兩個方面。所謂“阻礙”，即阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場磁通量的變化；所謂“反抗”。即反抗感應(yīng)電流所產(chǎn)生的效果。

1.如圖7所示，在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵（N極朝上，S極朝下）由靜止開始下落，磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸，關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向（從上向下看），下列說法中正確的是（ ）。

A.總是順時針方向

B.總是逆時針方向

C.先順時針方向后逆時針方向

D.先逆時針方向后順時針方向

2.如圖8所示，當(dāng)金屬棒a在處于磁場中的金屬軌道上運動時，金屬線圈b向右擺動，則金屬棒“的運動情況是（）。

A.向左勻速運動

C.向左減速運動

B.向有減速運動

D.向右加速運動

3.在如圖9所示的電路中，燈泡L₁、L₂完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可以忽略不計，則（）。

A.開關(guān)s閉合瞬間，燈泡L₁、L₂同時發(fā)光，接著燈泡L₁變暗，燈泡L₂變得更亮

B.開關(guān)S閉合瞬間，燈泡L₁不亮，燈泡L₂立即亮

c.開關(guān)s閉合瞬間，燈泡L₁、L₂都不立即亮

D.穩(wěn)定后再斷開開關(guān)s瞬間，燈泡L₁亮，且比燈泡L₂更亮

4.如圖10所示，邊長為2 Z的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，一個邊長為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直，導(dǎo)線框的一條對角線和虛線框的一條對角線恰好在同一條直線上。從t=0時刻開始，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿對角線方向移動進(jìn)入磁場，直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域。用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流（取逆時針方向為正），則如圖11所示的四幅表示I-t關(guān)系的圖像中，正確的是（）。

參考答案：1.C 2.BC 3.A 4.D

（責(zé)任編輯張巧）