对楞次定律的理解和应用

毛立云

內容摘要：楞次定律是电工电子基础教学的一个难点，楞次定律的学习应正确理解其内容，更重要的是对该定律中的“阻碍”要有充分的理解，这样才会更好地理解并应用楞次定律解决实际问题。

关键词：楞次定律 ； 内容理解 ； 阻碍；

在物理学科中，楞次定律比较重要，其应用时涉及到力学、电学、磁学几部分知识，比较难学，不容易理解和灵活应用。在学习楞次定律时一定要全面深刻的理解其概念。楞次定律是确定感应电流方向的普遍适用的重要规律。它的内容抽象，涉及到电与磁之间复杂的相互关系。高中物理对楞次定律的表述为："感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。要掌握这个定律，学习理解的过程中我觉得应注意以下几点：

一、要正确理解楞次定律

1、感应电流的磁通量阻碍引起产生感应电流的磁通量； 2、阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。

3、原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

4、“阻碍”不是阻止，也不是变为反向，应理解为“反抗”或“补偿”

二、要正确理解“阻碍”二字含义的进一步表述

1、表述内容：A感应电流的磁场总是反抗产生它的那个原磁场。B感应电流的磁场总是弥补产生它的那个原磁场。2、可概括为以下三种形式：（1）阻碍原磁通量的变化，可概括为：“增反减同”；（2）阻碍导体与磁体间的相对运动，概括为：“来拒去留”；（3）阻碍原电流的变化（自感现象），概括为：“增反减同”。有了这些结论，在有些特殊情况下，运用推广含义解题比运用楞次定律本身直接解题要方便得多。楞次定律内容中存在“两个”磁场，一个是引起感应电流的原磁场B，另一个是感应电流产生的磁场B′原磁场与感应电流产生的磁场，两者不能混淆。

三、要正确区分楞次定律与右手定则的关系

导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单。反过来，用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判断出来。 导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单。反过来，用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判断出来。如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出来。 引起磁通量变化的原因通常有：原磁通量的变化、导体和磁体间相对运动、闭合导体的有效面积的变化、原电流的变化等。磁通量变化的情况不外乎增加或减少。 在判断闭合电路中能否产生感应电流时，关键就是分析穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化。例如图1甲所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面上，在下列情况中线框中能产生感应电流的是：（ ）

A. 导线中电流强度变大 B. 线框向右平动C. 线框向下平动 D. 线框以ab边为轴转动

解析：对A选项，因导线中电流I增大，而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大，故A选项正确。对B选项，因直导线周围的磁场分布是不均匀的，越离开直导线，磁场越弱，磁感线的具体分布如图1乙所示。因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B选项正确。对C选项，由图1乙可知线框向下平动时，穿过线框的磁通量不变，故C选项错。对D选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图1乙图示位置时，穿过线框的磁通量大。当线框转过90o时，穿过线框的磁通量减小到零。因此，可以判定线框以ab轴转动的磁通量一定变化。故D选项正确。

四、要明确楞次定律判断感应电流的步骤

（1）首先要明确原磁场的方向；（2）其次应明确回路中磁通量的变化情况；（3）再次应用楞次定律，确定感应电流磁场的方向；（4）最后应用安培定则，确定感应电流的方向。楞次定律判断出的是感应电流的磁场方向，要判断感应电流的方向，还须运用右手定则。

五、应正确理解楞次定律与能量守恒定律的联系

楞次定律在本质上等同于能量守恒定律。在电磁感应现象中，感应电流在闭合电路中流动时将电能转化为内能，根据能量守恒定律，能量不能无中生有，这部分能量只能从其他形式的能量转化而来。比如说，当条形磁铁从闭合线圈中插进与拔出的过程中，按照楞次定律，把磁铁插入线圈或从线圈中拔出，都必须克服磁场的斥力或引力做功。实际上，正是这一过程消耗机械能转化为电能再转化为内能。感应电流的方向遵守楞次定律的事实本身就说明了楞次定律的本质就是能量守恒定律，或者说，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。因此熟练掌握楞次定律与安培定则、左手定则、右手定则的综合使用，对于解决有关电磁感应的问题中方便，快捷，准确。从以下两点入手，灵活玩“左右手游戏” 1、熟知安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象中。 （1）判断运动电荷、电流产生磁场应用安培定则（用右手）； （2）判断磁场对运动电荷、电流作用力时应用左手定则； （3）判断电磁感应现象中部分导体切割磁感线运动产生感应电动势应用右手定则，闭合回路磁通量变化产生感应电动势应用楞次定律。2、巧记右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而产生电”──用右手；“因电而运动”──用左手。

总之，在学习楞次定律的过程中应把握以上几点，特别是作为一个教师，更应强调学生从上述几点着手学习，可以突破这一定律的难点。

参考文献：

[1]王颖.初中数学的合作性学习[J].现代教育科学：中学教师，2012.（8）：92.

[2]李永钧，《中学物理教学参考》. 2009.

[3]杨秋艳 - 《信息教研周刊》 - 2012endprint