浅谈楞次定律的理解和应用

谢祝松

【摘要】对楞次定律的理解和应用一定要抓住定律中的四个字“阻碍”“变化”，或广义表述中的“反抗”“原因”。特别是在很多问题中，不需要要判断感应电流的方向这一类问题，应用时抓住感应电流的效果总是要反抗引起感应电流的原因，将很方便地解题。

【关键词】楞次定律   磁感应   感应电流   磁场   磁通量

【中图分类号】G633.7                          【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）05-0236-02

楞次定律在电磁感应中有着重要地位，运用楞次定律能很方便地判断感应电流的方向，是高中物理的重点和难点。多数学生对楞次定律理解不透，也就不能灵活运用，下面就谈谈楞次定律的的理解和应用。

一、楞次定律的理解

楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，既感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

1.从定律的内容看，它本身并没有直接给出感应电流的方向，也没有直接给出感应电流产生的磁场的方向，而是给出感应电流的一个特点，就是感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。从这一特点就可以看出：（1）在电磁感应现象中磁场分为两部分，一部分是感应电流产生的磁场，另一部分是引起感应电流的磁场即原磁场。因此，在应用楞次定律时一定要注意区分原磁场和感应电流的磁场，绝不能混淆不清。（2）引起感应电流的原因是原磁场的磁通量的变化，不是原磁场的变化，因为原磁场变化而原磁场的磁通量不一定变化。例如，原磁场的磁感应强度由1T均匀变为2T，垂直磁场方向的投影面积由0.5m2均匀变为 0.25m2，而原磁场的磁通量始终是0.5Wb。（3）感应电流的磁场方向可能与原磁场方向相同，也可能与原磁场方向相反。这并不是意味着感应电流的磁场方向不能判断出来，而是感应电流的磁场方向与原磁场方向和原磁场的磁通量变化有关。当原磁场的磁通量增大时，感应磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减小时，感应磁场的方向与原磁场方向相同。可间记为 增“反”，减“同”。（4）“阻碍”不是“阻止”，只是延缓了磁通量的变化的快慢，结果是磁通量还是在变化。如原磁通量增加，感应电流的磁场只能“阻碍”其增加，但不能“阻止”其增加，最终原磁通量还是要增加，反之一样。为什么会有“阻碍”作用呢？这正是能的转化和守恒的反映，因为在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能。

2.楞次定律的深一层的理解：

从能的转化和守恒的本质上，楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的原因。引起感应电流的原因是原磁通量的变化，而引起原磁通量的变化的因素很多，常见的有如下几种：（1）原磁场的变化，（2）导体的相对运动（相对运动导致原磁场的变化，相对运动导致面积的变化，或两种情况同时存在），（3）原电流的变化。感应电流阻碍这些因素的变化，表现在如下几方面：（1）阻碍原磁场的变化，（2）阻碍导体的相对运动（来拒去留）（3）通过改变线圈面积来“反抗”，（4）阻碍原电流的变化（自感现象）。简单的说对于楞次定律只要抓住四个字—“阻碍” 、“变化”。

二、楞次定律的应用

应用楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤：（1）明确原磁场的方向和原磁场的磁通量的变化情况，（2）根据楞次定律中所说的“阻碍”作用确定感应电流产生的磁场的方向，（3）利用安培定则判断出感应电流的方向。

1.楞次定律的基本应用

例1：如图一所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定小方形导线框，则（   ）

A、 磁铁经过图中位置（1）时，线框中感应电流沿abcd方向;经过位置（2）时，沿adcb方向

B、 磁铁经过图中位置（1）时，线框中感应电流沿adcb方向;经过位置（2）时，沿abcd方向

C、磁铁经过图中位置（1）和位置（2）时，线框中感应电流都沿adcb方向

D、磁铁经过图中位置（1）和位置（2）时，线框中感应电流都沿adcb方向

解析：当磁铁经过位置（1）时，穿过线框的原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍其增加，用右手定则判定感应电流应沿abcd方向。同理可判定磁铁经过位置（2）时，感应电流沿adcb方向。故答案为A。

评注：判断由于原磁通量变化而引起的感应电流的方向时，关键是正确判定穿过回路的原磁场的方向和磁通量的变化情况，然后运用楞次定律和安培定则进行判定。

例2：如图二所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接。要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线圈共面放置）（   ）。

A、向右匀速运动

B、向左加速运动

C、向右减速运动

D、向右加速运动

解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向的逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量增大。因此，对于前者，应使ab减速向右运动;对于后者，则应使ab加速向左运动。故答案为BC。

评注：本题是一个两极电磁感应问题ab切割磁感线M中产生感应电流，而M中感应电流的变化N中的磁通量发生变化，又在N中产生感应电流。本例也可以从各选项出发，由ab的运动开始进行正向思维，对各选项逐项判断，这样分析过程要繁琐些。

2.楞次定律应用拓展

从以上可以看出，对楞次定律的理解一定要抓住定律中的四个字“阻碍”“变化”，或广义表述中的“反抗”“原因”。应用时首先要判断原磁场的方向和磁通量的变化情况，再根据楞次定律和安培定则判断感应磁场的方向，特别是在很多问题中，不需要要判断感应电流的方向这一类问题，应用时抓住感应电流的效果总是要反抗引起感应电流的原因，将很方便地解题。

参考文献：

[1]《教师教学用书物理第二册》人民教育出版社物理室主编;

[2]《中学物理》中国教育学会物理教学专业委员会  哈尔滨师范大学 编;

[3]《高中物理重难点手册》张立稳主编，华中师范大学出版社。