浅谈楞次定律的理解及应用

马坡

摘 要：楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。在运用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”，“阻碍”不是“阻止”，我们可以从三个角度理解“阻碍”的含义。

关键词：磁通量变化率；感应电流；楞次定律；安培力

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）17-016-02

楞次定律是高中物理的重点内容，更是一个难点。在历年高考中所占分值较高，考察题型一般多为选择题，考察难度中等，考试综合程度较高。

楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

一、理解方法：

1、楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：感应电流的磁场（新产生的磁场）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。前者和后者的关系不是同向或反向的简单关系，而是前者阻碍后者变化的关系。

2、运用楞次定律判定感应电流方向的步骤：

明确穿过闭合电路的原磁场方向。

明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少；

根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；

利用安培定则判定感应电流的方向。

3、在运用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”，“阻碍”不是“阻止”，我们可以从以下三个角度理解“阻碍”的含义。

从“阻碍磁通量的变化”的角度来看，无论什么原因，只要使穿过闭合电路的磁通量发生了变化，就一定有一定有感应电动势产生。“阻碍”的不是磁感应强度B，，也不是磁通量Φ，而是穿过闭合回路磁通量的变化。

从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有了感应电流产生，就有其他形式的能转化为电能，又由于感应电流是有相对运动引起的，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

从阻碍“自身电流变化”的角度看，就是自感现象。

二、楞次定律得应用

例1 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的 N 极朝下但未插入线圈内部。当磁铁向上运动时（ ）

A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引

B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥

C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引

D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

分析：解法一 由增反减同，N极向下运动，原磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，解法二 由安培定则知感应电流方向与图中箭头方向相同，解法三 由来拒去留，知磁铁与线圈相互排斥，故B正确。

例2如图所示，ef、gh为两水平放置相互平衡的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦。当一条形磁铁向下靠近导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是（ ）

A.如果下端是N极，两棒向外运动；如果下端是S极，两棒相向靠近

B.如果下端是S极，两棒向外运动；如果下端是N极，两棒相向靠近

C.不管下端是何极，两棒均向外互相远离

D.不管下端是何极，两棒均互相靠近

分析：条形磁体向下运动，回路的磁通量在增加，回路的面积有收缩的趋势，所以两棒相互靠近，与下端是哪个极无关，D正确。

例3 如图所示，L1，L2为两盏规格相同的小灯泡，线圈的直流电阻与小灯泡的电阻相等，安培表电阻不计。当开关S闭合时，安培表中指示某一读数，下列说法中正确的是（ ）

A.开关S闭合时，L1，L2都立即变亮

B.开关S闭合时，L2立即变亮，L1逐渐变亮

C.开关S断开瞬间，安培表有可能烧坏

D.开关S断开时，L2立即熄灭，L1逐渐熄灭

分析：开关S闭合，线圈中原电流在增大，感应电流阻碍其增大，所以L1立即变亮，L2逐渐变亮，；开关S断开时，线圈中电流在减小，感应电流阻碍其减小，L1逐渐熄灭，L2立即熄灭。D正确。

例4 如图所示，粗糙水平桌面有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ）

FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左

FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左

FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右

FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右

答案：D

分析：当条形磁铁从线圈中AB正上方等高快速经过时，矩形线圈中的磁通量发生变化，因此回路中要产生感应电流，感应电流表现出来的力学效果有“来拒去留”，使线圈面积“赠缩减扩”等。之所以会表现这样的结果，本质上是磁场对电流或磁场对磁体有力的作用。

解法一 条形磁铁从线圈中AB正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增大后减小，当通过线圈平面的磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力会大于重力，在水平方向上有向右运动的趋势，当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力会小于重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右。

解法二 当条形磁铁从左边向线框中心运动过程中，磁通量增大，线圈中产生感应电流的方向为逆时针方向，线圈的左右两边受到的安培力也有向下的分力，因此线圈受到的安培力如图中所示F1、F2。由于F1、F2都有向下的分力，同理可以分析出另外两边受到的安培力也有向下的分力，因此线圈受到的支持力会大于线圈的重力，同时F1向右的水平分力大于F2向左的水平分力，因此整体有向右的趋势。当条形磁铁过了线圈的中心继续向右运动时，我们可以采用同样的方法来分析。

发生电磁感应现象时，感应电流会产生一些“来拒去留”、线圈面积“增缩减扩”的机械效果，这些效果都是磁场对电流的安培力作用的效果，根据物体间里的作用是相互的可知，本题中条形磁铁受感应电流对它的作用力先向左上到线圈中心时水平向左，然后再向左下。

楞次定律可以从不同的角度去理解和认识，对感应电流所产生的机械效果的判定，不一定从感应电流方向的判定入手，可直接利用感应电流磁场与原磁场的磁通量变化相“阻碍”或受理产生的运动效果去判定，既简单又方便。不同的解法是从不同的角度对问题进行分析的，但分析的结果是一致的。

参考文献：

[1] 课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书.物理选修（3-2）北京人民教育出版社.2006.9-11

[2] 金太阳考案：新课标.高考第一轮复习用书.物理/陈东旭主编.-长春：吉林文史出版社，2009.3