淺談楞次定律的理解和應用

謝祝松

【摘要】對楞次定律的理解和應用一定要抓住定律中的四個字“阻礙”“變化”，或廣義表述中的“反抗”“原因”。特別是在很多問題中，不需要要判斷感應電流的方向這一類問題，應用時抓住感應電流的效果總是要反抗引起感應電流的原因，將很方便地解題。

【關鍵詞】楞次定律 ? 磁感應 ? 感應電流 ? 磁場 ? 磁通量

【中圖分類號】G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）05-0236-02

楞次定律在電磁感應中有著重要地位，運用楞次定律能很方便地判斷感應電流的方向，是高中物理的重點和難點。多數學生對楞次定律理解不透，也就不能靈活運用，下面就談談楞次定律的的理解和應用。

一、楞次定律的理解

楞次定律的內容：感應電流具有這樣的方向，既感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

1.從定律的內容看，它本身并沒有直接給出感應電流的方向，也沒有直接給出感應電流產生的磁場的方向，而是給出感應電流的一個特點，就是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。從這一特點就可以看出：（1）在電磁感應現象中磁場分為兩部分，一部分是感應電流產生的磁場，另一部分是引起感應電流的磁場即原磁場。因此，在應用楞次定律時一定要注意區分原磁場和感應電流的磁場，絕不能混淆不清。（2）引起感應電流的原因是原磁場的磁通量的變化，不是原磁場的變化，因為原磁場變化而原磁場的磁通量不一定變化。例如，原磁場的磁感應強度由1T均勻變為2T，垂直磁場方向的投影面積由0.5m2均勻變為 0.25m2，而原磁場的磁通量始終是0.5Wb。（3）感應電流的磁場方向可能與原磁場方向相同，也可能與原磁場方向相反。這并不是意味著感應電流的磁場方向不能判斷出來，而是感應電流的磁場方向與原磁場方向和原磁場的磁通量變化有關。當原磁場的磁通量增大時，感應磁場方向與原磁場的方向相反;當原磁場的磁通量減小時，感應磁場的方向與原磁場方向相同。可間記為 增“反”，減“同”。（4）“阻礙”不是“阻止”，只是延緩了磁通量的變化的快慢，結果是磁通量還是在變化。如原磁通量增加，感應電流的磁場只能“阻礙”其增加，但不能“阻止”其增加，最終原磁通量還是要增加，反之一樣。為什么會有“阻礙”作用呢？這正是能的轉化和守恒的反映，因為在克服這種“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為電能。

2.楞次定律的深一層的理解：

從能的轉化和守恒的本質上，楞次定律可廣義地表述為：感應電流的“效果”總是要反抗（或阻礙）引起感應電流的原因。引起感應電流的原因是原磁通量的變化，而引起原磁通量的變化的因素很多，常見的有如下幾種：（1）原磁場的變化，（2）導體的相對運動（相對運動導致原磁場的變化，相對運動導致面積的變化，或兩種情況同時存在），（3）原電流的變化。感應電流阻礙這些因素的變化，表現在如下幾方面：（1）阻礙原磁場的變化，（2）阻礙導體的相對運動（來拒去留）（3）通過改變線圈面積來“反抗”，（4）阻礙原電流的變化（自感現象）。簡單的說對于楞次定律只要抓住四個字—“阻礙” 、“變化”。

二、楞次定律的應用

應用楞次定律判斷感應電流的方向的一般步驟：（1）明確原磁場的方向和原磁場的磁通量的變化情況，（2）根據楞次定律中所說的“阻礙”作用確定感應電流產生的磁場的方向，（3）利用安培定則判斷出感應電流的方向。

1.楞次定律的基本應用

例1：如圖一所示，一個N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定小方形導線框，則（ ? ）

A、 磁鐵經過圖中位置（1）時，線框中感應電流沿abcd方向;經過位置（2）時，沿adcb方向

B、 磁鐵經過圖中位置（1）時，線框中感應電流沿adcb方向;經過位置（2）時，沿abcd方向

C、磁鐵經過圖中位置（1）和位置（2）時，線框中感應電流都沿adcb方向

D、磁鐵經過圖中位置（1）和位置（2）時，線框中感應電流都沿adcb方向

解析：當磁鐵經過位置（1）時，穿過線框的原磁場方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可確定感應電流的磁場方向向上，阻礙其增加，用右手定則判定感應電流應沿abcd方向。同理可判定磁鐵經過位置（2）時，感應電流沿adcb方向。故答案為A。

評注：判斷由于原磁通量變化而引起的感應電流的方向時，關鍵是正確判定穿過回路的原磁場的方向和磁通量的變化情況，然后運用楞次定律和安培定則進行判定。

例2：如圖二所示，在勻強磁場中放有平行銅導軌，它與大線圈M相連接。要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是（兩線圈共面放置）（ ? ）。

A、向右勻速運動

B、向左加速運動

C、向右減速運動

D、向右加速運動

解析：欲使N產生順時針方向的感應電流，感應電流的磁場方向為垂直紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向的逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減小;二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量增大。因此，對于前者，應使ab減速向右運動;對于后者，則應使ab加速向左運動。故答案為BC。

評注：本題是一個兩極電磁感應問題ab切割磁感線M中產生感應電流，而M中感應電流的變化N中的磁通量發生變化，又在N中產生感應電流。本例也可以從各選項出發，由ab的運動開始進行正向思維，對各選項逐項判斷，這樣分析過程要繁瑣些。

2.楞次定律應用拓展

從以上可以看出，對楞次定律的理解一定要抓住定律中的四個字“阻礙”“變化”，或廣義表述中的“反抗”“原因”。應用時首先要判斷原磁場的方向和磁通量的變化情況，再根據楞次定律和安培定則判斷感應磁場的方向，特別是在很多問題中，不需要要判斷感應電流的方向這一類問題，應用時抓住感應電流的效果總是要反抗引起感應電流的原因，將很方便地解題。

參考文獻：

[1]《教師教學用書物理第二冊》人民教育出版社物理室主編;

[2]《中學物理》中國教育學會物理教學專業委員會 ?哈爾濱師范大學 編;

[3]《高中物理重難點手冊》張立穩主編，華中師范大學出版社。