如何理解楞次定律中的阻礙

1、如何理解楞次定律中的“阻礙”？ 李樹祥（特級教師）楞次定律的內(nèi)容中有“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”，那么，我們應(yīng)如何理解這個阻礙呢？一， 從磁通量的角度看是阻礙原磁通量的變化。對此要搞清以下四個問題：1、 是誰阻礙誰？在此問題上，要搞清因果關(guān)系，原磁場的磁通量變化是因，產(chǎn)生的感應(yīng)電流是果，是果即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙了因即原磁通量的變化2、 阻礙什么？是阻礙磁通量的變化，而不是阻礙原磁通量本身，即不是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是和原磁場反向相反而和原磁通量相抵消而使磁通量減少3、 如何阻礙？當(dāng)原磁通量增加時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反而阻礙增加；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電

2、流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同而阻礙減少，這種感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向間關(guān)系通常稱作“增反減同”4、 結(jié)果如何？阻礙原磁通量的變化并不是阻止變化，只是延緩了磁通量變化的快慢，結(jié)果是增加的還是增加，減少的繼續(xù)減少據(jù)此理解，我們可以很方便的判斷感應(yīng)電流的方向。例1如圖1所示，導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有恒定電流I，當(dāng)線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線時，線框中的感應(yīng)電流的方向是怎樣的？解析在線圈越過導(dǎo)線過程中，線圈左邊部分磁通量穿出，而右邊部分磁通量穿入，如圖2所示，當(dāng)跨在導(dǎo)線左邊的線圈面積大于右邊面積時，合磁通量是向外的且逐漸減小，為阻礙這個方向磁通量的減小，感應(yīng)電流的方向是沿abc

3、da；當(dāng)跨在導(dǎo)線左邊的線圈面積小于右邊面積時，合磁通量是向內(nèi)的且逐漸增加，為阻礙向內(nèi)方向的磁通量增大，感應(yīng)電流的方向仍是沿abcda。所以，勻速通過直導(dǎo)線時，電流方向是沿abcda。例2、兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)，當(dāng)A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速度發(fā)生變化時，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流則（A）A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減?。˙）A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大（C）A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減?。―）A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大解析：若A帶正電，則A環(huán)中有順時針方向的電流，則原磁場垂直A環(huán)向里，而感應(yīng)電流的磁場方向垂直B環(huán)向外，由增反減同，說明原磁場在增加，轉(zhuǎn)速在增大；若A環(huán)帶

4、負(fù)電，則則A環(huán)中有逆時針方向的電流，則原磁場垂直A環(huán)向外，而感應(yīng)電流的磁場方向垂直B環(huán)向外，說明原磁場在減小，原電流在減小，轉(zhuǎn)速減小，所以B、C正確。二、從能量守恒的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總是在阻礙著它自己的產(chǎn)生，為了維持感應(yīng)電流，就必須克服這個阻礙作用而做功，使其它能量轉(zhuǎn)化成電能。這就是感應(yīng)電流能量的來源例3如圖所示，在豎直平面有一個形狀為拋物線的光滑軌道，其下半部分處在一個垂直紙面向里的磁場中，磁場的上邊界是y=a的直線（圖中虛線所示）。一個小金屬環(huán)從軌道上y=b（ba）處以速度v沿軌道下滑，假設(shè)軌道足夠長，且空氣阻力不計(jì)，小金屬環(huán)在曲面上運(yùn)動的整個過程中損失的機(jī)械能總量為，則（ BC

5、）。A若磁場為勻強(qiáng)磁場，B若磁場為勻強(qiáng)磁場，C若磁場為非勻強(qiáng)磁場， 圖3D若磁場為非勻強(qiáng)磁場，解析：當(dāng)小金屬環(huán)進(jìn)出磁場時，由于磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致感應(yīng)電流的產(chǎn)生，使機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。由于小金屬環(huán)是純電阻電路，電能又全變成內(nèi)能。由于機(jī)械能越來越少，所以高度越來越低。如果是勻強(qiáng)磁場，則當(dāng)小圓環(huán)只在磁場中運(yùn)動時，由于磁通量不再變化，故不再受磁場力的作用，機(jī)械能守恒。答案選B；如果是非勻強(qiáng)磁場，則磁場中運(yùn)動時，磁通量繼續(xù)變化，繼續(xù)使機(jī)械能變成電能，最終小金屬環(huán)應(yīng)停留在最低端，故答案應(yīng)選C.三、從力的角度來看，這里安培力的效果，主要有兩種表現(xiàn)：（1）阻礙線圈與產(chǎn)生原磁場的物體（磁鐵、通電導(dǎo)線）之間的相對

6、運(yùn)動，從而產(chǎn)生“來拒去留”現(xiàn)象。（2）阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動，從而產(chǎn)生“跟著走”現(xiàn)象（3）使線圈面積有增大或減小的趨勢。例4 如圖，通有穩(wěn)恒電流的螺線管豎直放置，小銅環(huán)沿螺線管的軸線加速下落，在下落過程中，環(huán)面始終保持水平，銅環(huán)先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時的加速度分別為a、a2、a，位置2處于螺線管中心，位置1、3分別與位置2等距，則（）Aa1a2gBa3a1gCa3a1a2Da3a1a2解析由于螺線管中通有恒定電流，所以螺線管內(nèi)部軸線中點(diǎn)附近的磁場為勻強(qiáng)磁場，方向豎直，故銅環(huán)經(jīng)過位置2時無感應(yīng)電流，因而a2=g。由“來拒去留”可知，1、3兩點(diǎn)的磁作用力對銅環(huán)的向下運(yùn)動有阻礙作用，即銅環(huán)在這兩

7、點(diǎn)受到磁作用力均向上，故銅環(huán)做變加速運(yùn)動，在1、2、3點(diǎn)的瞬時速度關(guān)系為v1v2v3。又1、3點(diǎn)關(guān)于2點(diǎn)對稱，故通電螺線管在這兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等。由法拉第電磁感應(yīng)定律知13即I1I3，F(xiàn)1磁F3磁。由牛頓第二定律有mg-F1磁ma1，mgF3磁ma3，故有a3a1a2g。綜上可知：a3a1a2g。正確選項(xiàng)為B、D。例5、線圈A閉合，線圈B開口，當(dāng)條形磁鐵向右運(yùn)動插入線圈的過程中，線圈A、B如何運(yùn)動？解：當(dāng)條形磁鐵插入線圈的過程中，由于A線圈閉合且磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于線圈處在磁鐵的磁場中，導(dǎo)致線圈受到磁場力的作用，從而出現(xiàn)“跟著走”現(xiàn)象，線圈A向右運(yùn)動；雖然B線圈中

8、磁通量也發(fā)生變化，但由于線圈不閉合，故線圈中沒有感應(yīng)電流，也就不受磁場力作用，故線圈B不動。例6、如圖5所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈B中通以圖中所示的交變電流，設(shè)t0時電流沿逆時針方向（圖中箭頭所示）對于線圈A，在時間內(nèi)，下列說法中正確的是：A有順時針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢B有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢C有逆時針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢D有逆時針方向的電流，且有收縮的趨勢解：時間內(nèi)，B中的電流為順時針增大，由增反減同，A中的感應(yīng)電流要與B中的電流相反，A中的電流為逆時針，由阻礙作用知，A的面積有收縮的趨勢；D正確?！彼膹碾娏鞯慕嵌瓤词亲璧K原電流的變化即為自感現(xiàn)象倒7如圖6所示電路，多匝線圈的電阻和電池的內(nèi)電阻可以忽略，兩個電阻器的阻值都是R，開關(guān)S原來打開著，電流，令合下開關(guān)將一個電阻短路，于是線圈中有自感電動勢產(chǎn)生，這個自感電動勢（ ）A有阻礙電流的作用，最后電流由I0減少為零B有阻礙電流的作用，最后總小于I0C有阻礙電流增大作用，因而電流保持為I0不變D有阻礙電流增大作用，但電流最后還是要增大到2I0解析合下開關(guān)把一個電阻短路，電路中電流強(qiáng)度將增大，通過多匝線圈的磁通量