淺談高中物理楞次定律的應用

劉冬梅

摘要：楞次定律是高中物理教學中比較重要的一環(huán)，對學生學習力學相關(guān)知識有著重要作用。但是對于楞次定律，不僅老師覺得教學難度較大，而學生也覺得難以理解?；诖?，怎樣幫助學生正確理解和掌握楞次定律，就成為當前高中物理教學需要關(guān)注的重點課題。我們可以從楞次定律應用中的幾個常見問題入手，通過分析來更好地把握楞次定律，并且實現(xiàn)對楞次定律的靈活應用。

關(guān)鍵詞：高中物理 楞次定律 應用 問題

在高中物理教學中，理解和應用楞次定律始終是學生學習的難點。因此，為避免學生在學習應用楞次定律時，因知識結(jié)構(gòu)以及思維定式等因素而屢犯錯誤，可以對教學中常見應用問題進行總結(jié)分析，以期對學生學習高中物理知識有所幫助。

一、理解高中物理楞次定律需要注意的要點

學生在學習楞次定律時，普遍認為該定律太過抽象，不僅理解起來有困難，同時在實際應用時也有很大難度。對此，可以從以下幾方面入手，正確理解楞次定律的有關(guān)知識點：

（一）明確楞次定律中“兩個磁場”的關(guān)系

在電磁感應現(xiàn)象中存在兩個磁場，即感應電流產(chǎn)生的磁場以及引起感應電流的磁場，也就是原磁場。所以，為了讓學生對于楞次定律有一個正確理解和掌握，首先要讓學生對原磁場以及感應電流的磁場二者有一個準確區(qū)分。事實上，能夠引起感應電流的原因并不是原磁場本身發(fā)生了某些變化，而是原磁場的磁通量發(fā)生了改變。也就是說，在原磁場發(fā)生變化時，其磁通量可能并不會發(fā)生改變。打個比方來說，假設(shè)原磁場的磁感應強度由原本的1T均勻變?yōu)榱?T，且垂直磁場方向的投影面積也由原來的0.5m2均勻變?yōu)榱?.25m2，則原磁場的磁通量會始終維持在0.5Wb。

（二）正確理解楞次定律中“阻礙”含義，準確把握楞次定律的實質(zhì)

第一，要明確是誰起到了“阻礙”作用。在學習楞次定律過程中，不管是老師還是學生都需要明確，只有感應電流的磁場才可以起到“阻礙”作用；第二，要明確“阻礙”什么。學習楞次定律，需要明確感應電流的磁場“阻礙”的并不是原磁場本身，而是阻礙原磁通量的變化，即引起感應電流的磁通量的變化；第三，要明確怎樣“阻礙”。 當感應電流的磁場發(fā)揮“阻礙”作用時，原磁通量的變化如下：其一，如果原磁通量增加，那么感應電流的磁場就會與原磁場的方向相反，并且以“反抗”原磁場的方向而增加；而如果原磁通量減少時，那么感應電流的磁場與原磁場的方向就會保持一致，并且以“補償”原磁通量的減小；第四，要明確“阻礙”的結(jié)果。在物理學領(lǐng)域，這種“阻礙”作用的發(fā)揮，恰恰是促進能的轉(zhuǎn)化以及守恒的反映。而事實上，我們生活中使用的電能正是在克服這種“阻礙”的過程中，有其他形式能轉(zhuǎn)化而來的。

二、高中物理楞次定律的應用

楞次定律的內(nèi)容文字不僅概括精煉，同時其內(nèi)涵豐富，在教學時，不但要幫助學生正確理解楞次定律，還應該在此基礎(chǔ)上，教會學生如何利用楞次定律來解決實際問題。對此，可以從以下幾方面入手：

（一）“增反減同”的問題

在高中物理教學中，一般會用“增反減同”來簡明扼要的概括感應電流的磁場“阻礙”磁通量的變化。這是因為，每當原磁通量增加，感應電流磁場的方向就會與原磁場方向相反，也就是“增反”；反之，當原磁通量減少時，感應電流的磁場方向就會與原磁場保持一致，也就是“減同”。

例題1：有一個矩形線圈ABCD在水平面上勻速自左向右運動，之后進入到一個有界磁場中，磁場豎直向下，從矩形線圈的AD邊開始進入磁場，到磁場的BC邊完全離開磁場。問對矩形電流的有無和方向（從上向下看）描述正確的是（ ）

A.先順時針，之后沒有電流，再逆時針； B.先順時針，之后沒有電流，再順時針；

C.開始沒有電流，當線圈全部進入磁場后才有電流；

D.先逆時針，之后沒有電流，再順時針。

解析：矩形線圈在還處于磁場區(qū)域右邊時，穿過線圈的磁場為零，這時穿過線圈的磁通量也是零，且磁通量沒有變化。根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件可知，如果線圈沒有感應電流，當AD邊剛剛進入到磁場區(qū)域時，對矩形線圈來說，具有磁場的有效面積會越來越大，也就是說，穿過矩形線圈的磁通量也會增加。同時，還要注意這時磁通量的方向是豎直向下的，根據(jù)“增反減同”，此時的感應電流產(chǎn)生的磁場應該是豎直向上的。然后，根據(jù)右手螺旋定則，要產(chǎn)生豎直向上的磁場，必須要保證感應電流是逆時針。當矩形線圈完全進入到磁場區(qū)域后，盡管這時穿過線圈的磁通量不等于零，但是在運動過程中，穿過線圈的磁通量并沒有變化。根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件可知，這時沒有感應電流。而當線圈將要離開磁場區(qū)域時，矩形線圈有磁通量的有效面積會越來越小，穿過線圈的磁通量也會隨之減少，根據(jù)“增反減同”，這時感應電流產(chǎn)生的磁場是豎直向下的，之后再根據(jù)右手螺旋定則，矩形線圈的感應電流的方向是順時針。之后在線圈完全離開磁場區(qū)域后，線圈的磁通量沒有變化，也沒有產(chǎn)生感應電流，因此，該例題的正確答案應該是D。

（二）“來拒去留”問題

在高中物理學習中，可以將阻礙導體間的相對運動概括為“來拒去留”。具體來說，當磁場與導體靠近時，表現(xiàn)為斥力作用，即“來拒”；而當磁場與導體遠離時，則表現(xiàn)為引力作用，即“去留”。

例題2：如圖所示，如果處在銅環(huán)左側(cè)的磁鐵猛地向右運動，在接近銅環(huán)后，銅環(huán)的運動狀態(tài)應當是（ ）

A.向右擺動； B.靜止；

C.向左擺動； D.轉(zhuǎn)動

解析：當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，通過銅環(huán)的磁通量就會增加，結(jié)合楞次定律中的“來拒去留”原則，磁鐵與銅環(huán)之間一定是相互排斥的作用，即感應電流的磁場要阻礙原磁通量的增加，所以銅環(huán)要向右擺動。故選擇A。

三、結(jié)語

綜上所述，在高中物理教學中，雖然理解和應用楞次定律對學生而言存在一定障礙，但是可以結(jié)合實際例題對楞次定律的某些規(guī)律進行概括，比如“增反減同”以及“來拒去留”等。這一方面可以幫助學生正確理解楞次定律的本質(zhì)，同時還能讓學生在理解的基礎(chǔ)上，更好地應用楞次定律來解決實際問題，鍛煉他們的多向思維，進而激發(fā)學生學習物理的積極性與熱情。

參考文獻：

[1]唐岑.巧用“阻礙”分析電磁感應問題[J].中學生數(shù)理化：學習研版，2017，（02）.

[2]金海崗.對楞次定律的理解及推廣應用[J].考試周刊，2015，（74）.

[3]周米志.楞次定律的有效教學研究[J].文理導航·教育研究與實踐，2016，（02）.

[4]黃鵬.楞次定律應用中的幾個常見問題[J].物理教學探討，2015，（06）.

（作者單位：山東省寧陽第四中學）