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高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 第1節(jié) 感應電流的方向 楞次定律素材 魯科版選修3-2(通用)

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1、楞次定律 楞次定律:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。 楞次定律還可表述為:感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。 楞次定律(Lenz's law)是一條電磁學的定律,可以用來判斷由電磁感應而產生的電動勢的方向。它是由俄國物理學家海因里?!だ愦危℉einrich Friedrich Lenz)在1834年發(fā)現(xiàn)的。 楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。 物理簡介 1834年,物理學家海因里?!だ愦危℉.F.E.Lenz,1804-1865)在概括了大量實驗事實的基礎上,總結出一條判斷感應電流方向的規(guī)律,稱為楞次定律

2、(Lenz law )。簡單的說就是“來拒去留”的規(guī)律,這就是楞次定律的主要內容。 物理表述 楞次定律可概括表述為: 感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。 表述特點 楞(léng)次定律的表述可歸結為:“感應電流的效果總是反抗引起它的原因。”  如果回路上的感應電流是由穿過該回路的磁通量的變化引起的,那么楞次定律可具體表述為:“感應電流在回路中產生的磁通總是反抗(或阻礙)原磁通量的變化。”我們稱這個表述為通量表述,這里感應電流的“效果”是在回路中產生了磁通量;而產生感應電流的原因則是“原磁通量的變化”??梢杂檬€字來形象記憶“

3、增反減同,來阻去留,增縮減擴”。 如果感應電流是由組成回路的導體作切割磁感線運動而產生的,那么楞次定律可具體表述為:“運動導體上的感應電流受的磁場力(安培力)總是反抗(或阻礙)導體的運動?!蔽覀儾环练Q這個表述為力表述,這里感應電流的“效果”是受到磁場力;而產生感應電流的“原因”是導體作切割磁感線的運動。 從楞次定律的上述表述可見,楞次定律并沒有直接指出感應電流的方向,它只是概括了確定感應電流方向的原則,給出了確定感應電流的程序。要真正掌握它,必須要求對表述的涵義有正確的理解,并熟練掌握電流的磁場及電流在磁場中受力的規(guī)律。 以“通量表述”為例,要點是感應電流的磁通量反抗引起感應電流的原磁通

4、量的變化,而不是反抗原磁通量。如果原磁通量是增加的,那么感應電流的磁通要反抗原磁通量的增加,就一定與原磁通量的方向相反;如果原磁通減少,那么感應電流的磁通要反抗原磁通的減少,就一定與原磁通量的方向相同。在正確領會定律的上述涵義以后,就可按以下程序應用楞次定律判斷感應電流的方向: a.穿過回路的原磁通的方向,以及它是增加還是減少; b.根據(jù)楞次定律表述的上述涵義確定回路中感應電流在該回路中產生的磁通的方向; c.根據(jù)回路電流在回路內部產生磁場的方向的規(guī)律(右手螺旋法則),由感應電流的磁通的方向確定感應電流的方向。 可見正確掌握楞次定律并能應用,不僅要求準確理解其涵義,還必須掌握好電流

5、的磁場和電流在磁場中受力(安培力)的規(guī)律。 在楞次于1834年發(fā)表楞次定律時無磁通這一概念(磁通概念是法拉第于1846年才提出來的),因此定律不可能具有而今的表述形式。楞次是在綜合法拉第電磁感應原理(發(fā)電機原理)和安培力原理的基礎上,以“電動機發(fā)電機原理”的形式提出這個定律的。其基本思想是:用電動機原理代替發(fā)電機原理來確定感應電流的方向,即:導線回路在磁場中運動時,產生感應電流(即發(fā)電機的電流)的方向,與通電導體回路在磁場力作用下作相同運動時、應通過的電流(電動機電流)的方向相反.以兩個端面互相平行的線圈為例,使A 線圈固定,B 線圈可移動.若令A線圈通以電流,讓B線圈向A運動,則B線圈上將

6、產生感應電流。用“電動機發(fā)電機原理”判斷此感應電流的方向的程序如下:假定B作為電動機線圈,通電后受A線圈電流磁場的作用力而向著A運動(電動機),根據(jù)安培力規(guī)律(或電動機原理),要求B線圈的電流應與A線圈的電流有相同的繞行方向。于是根據(jù)楞次的“電動機發(fā)電機原理”所求B線圈上的感應電流的繞行方向與A線圈上電流的繞行方向相反。 楞次本人對定律的敘述似乎直接涉及到感應電流的方向。但要作出判斷仍然必須通過“對作相同運動的電動機的電流”方向作出判斷之后,才能確定由導線在磁場中運動產生的感應電流的方向,故實際上仍然只是給出了確定感應電流方向的原則,必須在對電動機原理有充分掌握的基礎上,按一定的程序確定感應電流的方向。

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