浅谈楞次定律

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  【摘要】楞次定律内容: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。而其他事物也有阻碍变化的特点。
  【关键词】楞次定律;阻碍;保持原来的状态
  
  
  在电磁感应这一章中,楞次定律是一个重点,也是物理学的重点。在长期的教学过程中学生们觉得不好理解,做题容易出错。但若能对定律中“阻碍”的实质有一个通透的了解,求解将是事半功倍,下面我们探究楞次定律的本源,寻求最佳解题捷径,以及对阻碍的一些联想。
  1 理解楞次定律就要理解“阻碍”
  1.1 谁阻碍谁──感应电流的磁场阻碍产生产感应电流的磁场(原磁场)的磁通量。
  1.2 阻碍什么──阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
  1.3 如何阻碍──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,即“增反减同”。
  1.4 阻碍的结果──阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
  2 楞次定律的另一种表述
  2.1 表述内容:感应电流总是反抗产生它的那个原因。
  2.2 表现形式有三种:
  a.阻碍原磁通量的变化;
  b.阻碍物体间的相对运动,有的人把它称为“来拒去留”;
  c.阻碍原电流的变化(自感)。
  注意:分析磁通量变化时关键在于对有关磁场、磁感线的空间分布要有足够清楚的了解,有些问题应交替利用楞次定律和右手定则分析。
  2.3 “阻碍”:就像产生感应电流的闭合导体回路有了思想,他是坚定的“守旧者”从而不喜欢“变化”,但是他又阻止不了“变化”,只能延缓这种变化。
  
  例1:如图所示,a是一水平放置的通电的螺线管,b是套在螺线管外的一金属弹簧圈,两者同轴放置,弹簧圈比螺线管很粗,当螺线管中有变大的电流时会引起弹簧圈的一些变化,以下说法正确的有:
  A. 弹簧圈会变粗
  B. 弹簧圈会变细
  C. 需要根据a中电流的方向才能确定
  D. 当a中电流的大小不变时,弹簧圈的粗细不会发生变化
  
  解析:本题中是螺线管a产生的磁感线穿过弹簧圈b,但有两个相反方向的磁感线穿过弹簧圈b,其左侧视图如下,当a中电流变大时,弹簧圈的磁通量增大,此时“阻碍”表现为弹簧圈的面积要增大,故本题选择AD。
  
  例2:如图,在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒AB、CD,当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动?(不考虑导体棒间的磁场力)
  解析:插入时:回路的磁通量增加,而回路“不想”他增加,通过缩小面积来“阻碍”增加,AB、CD相向运动
  拔出时:回路的磁通量减小,而回路“不想”他减小,通过增加面积来“阻碍”减小,AB、CD相互远离
  例3:两个闭合的轻质金属圆环,穿在同一绝缘杆上,当条形磁铁靠近圆环时,两环的运动是
  A.同时向右运动,两环距离增大
  B.同时向右运动,两环距离减小
  C.同时向左运动,两环距离减小
  D.因未告诉磁铁的南北极,故无法确定
  
  解析:本题中当磁铁向两金属圆环靠近时,此时的“阻碍”体现为阻碍两者间的相对运动,其效果体现为““来拒去留”,由此知当条形磁铁靠近圆环时,“阻碍”体现为磁铁对两环向左的推斥力,由于两环的电流是同向的,两环的作用表现为吸引,故本题选择C。
  3 有关联想
  阻碍变化或者说保持原来的状态,是不是好多事物都具有的共性呢?
  3.1 楞次定律可以这样看:原来没有磁通量,那它就想保持没有的状态;原来有磁通量,那它就想保持有的状态,如果有所改变的话,就会通过某种方式(产生感应电流)去阻碍它的改变。
  3.2 比如:“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。”这是牛顿第一定律。
  物体具有保持原来的运动状态的性质,我们把它叫做惯性。
  实际中汽车要想运动起来,它必须克服自己的惯性、摩擦力、空气阻力从而动起来,那么它有保持原来静止的特性;如果汽车要停下来,同样要克服自己的惯性等等因素。
  
  3.3 再比如:在追寻守恒量中伽利略的斜面实验:他认为如果一切接触面都是光滑的,一个钢珠从斜面的某一高度A处静止滚下,由于只受重力,没有阻力产生能量损耗,那么它必定到达另一斜面的同一高度C,如果把斜面放平缓一些,也会出现同样的情况,如D、E的高度“看起来,小球好像“记得”自己起始的高度,或与高度相关的某个量。然而,“记得”并不是物理学的语言,后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能”以上是人教版物理必修二第七章第一节的一段话。可以这样理解:小球不想改变原来在A点的状态,就克服地心引力回到原来的高度C、D、E点?
  好像一切事物都有保持“原来”状态的性质,如要改变这种状态就会受到这样那样的阻碍。包括人类的活动好像也这样,比如做惯了一样工作,就不想改变,如果有人想让你换一种工作,多数人至少会有不舒服的感觉,我们称之为习惯。而且心理学中不是也有惯性思维吗?冥冥中像是有一种规则作用在我们的世界上,而这种规则就是让世界变的稳定。不知道还有谁和我有一样的胡思乱想。
  
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