浅谈物理学中的“惰性”

高相诚

摘要：本文从社会生活中变革所带来的阻力/“惰性”出发来谈电磁感应中的“阻碍”/“惰性”，从而分析了对在电磁感应过程中判断感应电动势方向重要定律——“楞次定律”的理解，并举例说明其应用。

关键词：物理学；惰性；楞次定律

人们在社会生活中会有这样的感觉，凡是有所变革或变化，通常会遇到一些阻力。这也许是由于人们对于司空见惯的事物从心理上有一种认同感，亦或许是因为对旧有格局的改变带给既有利益者的损失，或纯粹是一种惰性。

回到中学所学的物理学来看，也有惊人的相似。且不说运动学中的惯性定律，没有外力的变化物体不会改变其原有的运动状态，仅在电磁学的楞次定律中就将这一过程演绎得淋漓尽致。

1.楞次定律内容和理解

楞次定律可表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这不能不说与很多社会现象相似，尤其历史上许多重大变革都遭遇了极强烈的反对。而在变革后的平稳期则很少有大的阻力。同样，楞次定律也反映了在没有磁通量变化时，也就没有感应电流。

2.与其它定律/定则的区别

2.1 与法拉第电磁感应定律不同

法拉第电磁感应定律用来计算感应电动势的大小，而楞次定律用于判别感应电动势的方向。

2.2 与右手定则、左手定则不同

楞次定律是电磁感应过程中判断感应电动势（感应电流）方向的重要定律，它的研究和应用对象是闭合回路磁通量变化，而右手定则只是用于导线切割磁感线的情形，是楞次定律的特例。左手定则是研究磁场对运动电荷、电流的作用力的。

3. 楞次定律推广应用

楞次定律主要用于判别感应电流的方向，在出现回路磁通量变化时要注意运用。下面举例说明楞次定律的应用。

例1（2018高考理综全国卷Ⅰ第19题）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（）

A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D.開关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

该题考查电磁感应、安培定则和楞次定律。可以这样考虑：开关闭合后瞬间，因右侧线圈通电而产生磁场，磁场方向指向右端。而该磁场的出现有使其左侧线圈中的磁通量有增大的趋势，因而其感应磁场则来削减这样的趋势，方向应指向左端，则直导线中感应电流方向为由南向北，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，因左侧线圈中磁通量不变，所以没有感应电流，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，有使线圈中的磁通量减小的趋势，而感应磁场则试图去减缓这个变化，所以感应磁场方向指向右端，则直导线中电流方向为由北向南，小磁针的N极朝垂直向外的方向转动，选项D正确。

例2（2018高考理综全国卷Ⅲ第20题）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势（）

该题考查楞次定律和安培定则。此题淋漓尽致地反应了楞次定律的“阻碍”作用、“惰性”或者说是补偿作用。我们可以把磁通量的变化率与导线中的电流变化率同样考虑，在四分之一周期时，电流变化率为0，所以感应电动势为0，选项A正确。在二分之一周期时电流变化率最大，电流方向发生变化，但感应磁场的“补偿性”或“惰性”恰在此表现出来，感应磁场方向仍保持原方向，因而选项B错误，选项C正确，同理，选项D错误。

参考文献：

[1]牛德云.谈谈如何深刻理解楞次定律的实质.太原教育学院学报，2004年12月第4期61-62页

[2]杨伟文.楞次定律在能量守恒定律中的诠释.嘉应学院学报（自然科学），2010年5月第5期41-43页

[3]王滢.关于法拉第电磁感应定律和楞次定律实验的改进.中国现代教育装备，2007年第4期97-98页