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探究“感应电流方向的判断方法”

2016-08-15江苏省靖江市刘国钧中学

新课程(下) 2016年5期
关键词:线框感应电流磁极

周 瑶 邹 容(江苏省靖江市刘国钧中学)

探究“感应电流方向的判断方法”

周 瑶 邹 容
(江苏省靖江市刘国钧中学)

楞次定律是解决所有感应电流方向问题最基本的方法。但是,在教学过程中,我发现学生感到运用楞次定律判断感应电流方向存在困难。学生觉得运用楞次定律过程比较复杂繁琐,不易操作。为了让学生更容易掌握感应电流方向的判断,我和学生先根据楞次定律判断出感应电流的方向,再反过来总结出一些更易于操作的经验。

(1)运动中的导线在做切割磁感线运动时,导线的运动方向、磁场方向和感应电流的方向符合右手定则。

两平行导轨置于匀强磁场中,金属棒垂直于导轨和磁场做切割磁感线运动,则金属棒中的感应电流方向可以运用“右手定则”判定,这种情形比较简单,这里不再赘述。

(2)磁铁靠近或远离线圈(线框)时,线圈中感应电流产生的磁极与磁铁的磁极之间存在“近斥离吸”的特点。

铝环实验中,当磁铁靠近闭合铝环时,原本不动的铝环会和磁铁同向运动,即在此过程中的铝环与磁铁产生了排斥;当磁铁远离铝环时,原本不动的铝环也会和磁铁同向运动,即在此过程中的铝环与磁铁产生了吸引,根据“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”,就可以知道铝环的磁极,再根据右手螺旋法则,进而可以知道铝环中的感应电流方向。即,当磁铁靠近或远离线圈(线框)时,线圈中感应电流产生的磁极与磁铁的磁极之间存在“近斥离吸”的特点。

(3)对于同轴的螺线管之间,感应电流的方向与原电流的方向之间存在“增反减同”的特点。

图1

如图1,线圈M和N绕在同一个铁芯上,闭合开关S,待电路稳定后将滑片P向右滑动,则M中的电流方向由a到b且不断增大,N中产生的感应电流方向由d到c。即N中的感应电流方向与M中的原电流方向相反;当滑片P向左滑动时,则M中的电流方向由a到b且不断减小,N中产生的感应电流方向由c到d。即N中的感应电流方向与M中的原电流方向相同;即可总结出:当M中的电流发生变化时,N中感应电流的方向与M中原电流的方向之间存在“增反减同”的关系。其中,开关闭合表示M中的电流增大,开关断开表示M中的电流减小。

(4)闭合线框在通电直导线产生的磁场中平移时,线框中的感应电流的方向与通电直导线中的电流方向之间存在“近斥离吸,近边为准”的特点。

图2

如图2,通电导线I和线框ABCD处在同一竖直平面内,导线中的电流方向如图2。当线框ABCD向右远离通电直导线I时,线框ABCD中感应电流的方向为ADCBA。我们注意到:AB边所在处的磁场要比CD边所在处的磁场强,AB边中的感应电流受到的安培力向左且大,CD边中的感应电流受到的安培力向右且小,线框ABCD所受合力方向向左,与线框的运动方向相反;当线框ABCD向左靠近通电直导线I时,线框ABCD所受合力方向向右,也与线框的运动方向相反。这样就可以得出“来拒去留,近边为准”的结论。反过来,我们再用这个结论去判断感应电流的方向就比较简单了。

(5)闭合线框在多个不同磁场区域内平移时,线框中的感应电流的方向可根据Ф-t图来判断。

图3

如图3,两根通电直导线平行放置,其中电流I1、I2方向相同,强度相等,线框ABCD与两直导线共面,从I1的左边匀速移动到I2的右边的过程中,当线框的BD处在I1的左边时,根据“近斥离吸,近边为准”,线框中的感应电流方向是“ABDCA”,接着画出磁场分布图,再以当线框的BD处在I1的左边时的磁通量为正,画出Ф—t图,最后可知Ф—t图的斜率为正时,感应电流方向是“ABDCA”,那么Ф—t图斜率为负时,感应电流方向是“ACDBA”。

综上所述,感应电流的方向判断并不难掌握,关键是要在学习的过程中多思考、多总结,找出其中共性的知识,成为自己的经验,这样既能加深对所学知识的理解,又能提升自己的解题能力。

·编辑 薄跃华

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