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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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生了磁通量;而產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的磁通的方向; c.根據(jù)回路電流在回路內部產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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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