二次感應問題的求解策略

二次感應問題的求解策略

殷紹燕

(江蘇省泰州中學，江蘇泰州225300)

1問題的提出

在講到選修3-2第一章電磁感應第四節楞次定律之后，學生對一道習題提出了幾個問題，題目和問題如下.

圖1

如圖1所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力的作用下運動時，發現MN會在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是().

A． 向右加速運動

B． 向左加速運動

C． 向右減速運動

D． 向左減速運動

本題的正確選項為B、C，學生提出的問題如下：

(1) 請問從MN棒向右運動，用右手定則依次推下去，為什么得不到正確答案？

(2) 我不明白的是：PQ只要向右或向左運動，有效面積不就變化嗎？即磁通量變化，然后考慮增反減同就可以了.為什么還要考慮加速還是減速運動呢？如：PQ向右運動，磁通量不就變大嗎？為什么向右加速，磁通量變大，向右減速，磁通量減小？

(3) 是否可這樣理解：這類問題只要有向左加速也就必然等同于向右減速？

出現以上情況，筆者不斷地問自己：二次感應問題為什么同學們總是不能完全理解，作為老師，該怎樣幫助學生？

經認真思考后，筆者讓學生從存在的問題出發，抓該類問題物理過程的本質，從而提出對應的求解策略——執因索果或執果索因.當然物理知識是需要在做題過程中領悟的，通過三道習題的體驗與領悟使學生由淺入深地理解并提升.

2學生存在問題的分析

學生存在以上問題，歸根結底是不能真正理解二次感應的過程與來龍去脈.具體有以下幾種情況：

(1) 概念混淆.如分不清到底誰是產生感應電流的磁場和感應磁場的電流.有同學說：PQ向右運動磁通量就變大，是指L2回路中原來的勻強磁場穿過L2回路的磁通量變大，但向右減速時，L2中產生的感應電流變小，感應電流的磁場穿過L1的磁通量就減小.

(2) 理不清因果關系.如MN棒上因為有感應電流流過，受到安培力作用，從而向右運動，而不是向右運動產生感應電流.

(3) 死記結果.很多同學認真推導一個正確答案后，直接死記“向左加速也就必然等同于向右減速”，從而造成錯誤.

3二次感應的原理

二次感應問題中一般有兩個回路，如上例中PQ與L2構成一個回路，MN與L1又構成一個回路.PQ只要運動，在L2回路中都會產生感應電流(這是個磁生電問題)，但在L1回路中不一定會產生感應電流，只有當L2回路中產生的第一次感應電流發生變化時，才會使穿過L1回路的磁通量發生變化(這是個電生磁問題，或者說是電流的磁效應問題)，這樣，才能在L1回路中再次產生第二次感應電流(這又是個磁生電問題)，MN也才受到安培力而發生運動.這類問題中有兩次磁生電問題，所以叫二次感應，二次感應過程中的因果關系必須明確.

4二次感應問題的處理策略

學生必須弄清感應過程的來龍去脈，根據因果關系，靈活應用左手定則、右手定則、安培定則和楞次定律，可以執因索果或執果索因，一步一步加以分析.

執因索果的具體解題步驟為：

(1) 根據原磁場的磁通變化和楞次定律(或右手定則)判斷第一次感應電流的方向.

(2) 由法拉第電磁感應定律等規律判斷第一次感應電流的大小變化情況.

(3) 用安培定則判斷感應電流i1產生的磁場方向，并判斷出該磁場的變化情況.

(4) 再用楞次定律判斷出由于感應電流i1產生的磁場變化再次使其他回路產生的第二次感應電流i2的方向，可能還會用到左手定則判定受力方向.

當然，也可以執果索因，以上述題目為例，流程如下圖：

5結束語

經過問題分析、深入探究和一定的練習體驗后，學生能夠從本質上真正理解二次感應問題的原理，并學會解決該類問題的基本方法，使教學達到了較好的效果.更主要的是老師可以借助這個過程著重強調并滲透處理因果關系的普遍方法——執因索果或執果索因，這也是今后處理各類問題的好方法之一.老師不僅要教學生知識，平時更要關注總結、滲透發現和解決問題的方法，以提升學生問題解決的能力.