判定感應電流方向的三步曲

在教學實踐中對如何判斷感應電流的方向我總結了如下的方法，稱為判定感應電流方向的“三步曲”。首先要清楚在判斷感應電流方向的過程中涉及兩個磁場，一個是感應電流產生的磁場，另一個是產生感應電流的磁場。其次要明白閉合回路中產生感應電流的磁通量要發生變化。另外還要清楚楞次定律所說的感應電流產生的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。判斷感應電流方向的關鍵是要抓住感應電流產生的磁場方向。

判斷的方法如下：第一步，要確定產生感應電流的磁通量的變化。第二步，利用楞次定律確定感應電流產生的磁場方向。第三步，倒用安培定則判斷出感應電流的方向。下面通過幾個實例說明判定感應電流方向的“三步曲”的具體應用。

【例1】 如圖1所示，U形框置于垂直向里的磁場中，當金屬桿AB緊貼著固定的金屬軌道向右運動，則閉合電路ABCD中產生的感應電流方向如何？

分析：首先，第一步，確定原磁場磁通量的變化情況。AB棒向右運動，則穿過閉合回路中的磁通量在增加。第二步，利用楞次定律可知，感應電流產生的磁場要阻止原磁場磁通量的增加，即要抵消原磁場磁通量的增加，所以感應電流產生的磁場垂直紙面向外，由此判斷出了感應電流產生的磁場方向。第三步，要倒用安培定則，即要先根據感應電流的磁場方向推出感應電流的方向。讓四指握住線段AD或線段DC或線段CB，讓四指環繞的方向在線框內指向感應電流產生的磁場方向向外，此時大拇指的指向就是線框中的電流方向。特別強調，安培定則在通常情況下我們是先握住導線，大拇指指向電流方向，此時四指環繞的方向就是電流產生的磁場方向。

【例2】 如圖2所示，圓形單匝線圈中有一方向垂直線圈向內變化的磁場，下列說法正確的是（ ）。

A.磁場逐漸增強時，線圈中有順時針方向感應電流

B.磁場逐漸增強時，線圈中有逆時針方向感應電流

C.磁場逐漸減弱時，線圈中有順時針方向感應電流

D.磁場逐漸減弱時，線圈中有逆時針方向感應電流

分析：第一步，當磁場增強時，磁通量增加。第二步，根據楞次定律，感應電流產生的磁場阻礙磁通量增加，所以感應電流的磁場方向向外。第三步，同樣倒用安培定則，可判斷出感應電流的方向是逆時針。同理，當磁場減弱時，用同樣的方法判斷出感應電流的方向是順時針。所以正確答案選BC。

【例3】 在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規定線圈中感應電流的正方向如圖3所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t如圖4變化時，圖5中正確表示線圈中感應電動勢E變化的是( )。

分析：由于感應電流是由感應電動勢產生的，所以感應電流的方向就是感應電動勢的方向。第一步，由0～1秒，磁場增強，磁通量增加，1～3秒磁場不變，磁通量也不變，3～5秒磁場減小，磁通量減小。第二步，根據楞次定律，可以判斷出在0～1秒感應電流產生的磁場方向向下，1～3秒無感應電流，3～5秒感應電流產生的磁場方向向上。利用法拉第電磁感應定律再進一步分析可知，0～1秒磁通量的變化快，1～3秒磁通量無變化，3～5秒磁通量變化慢。所以0～1秒的感應電動勢大，3～5秒的感應電動勢小。第三步，倒用安培定則，判斷出0～1秒感應電動勢的方向為正方向。同理可判斷出3～5秒感應電動勢的方向為負方向。由此我們確定出正確的答案是A。

通過以上的分析我們感到在課堂教學中讓學生準確理解楞次定律的物理概念，明確感應電流的方向與楞次定律的關系，用這“三部曲”就可以使學生正確地判斷出感應電流的方向。