對楞次定律的幾點剖析

對楞次定律的幾點剖析石阡民族中學：張歡本文選材自山東科學技術出版社（普通高中課程標準實驗教科書）物理（選修3-2，以下簡稱“魯科版物理3-2”）一書。在魯科版物理3-2第二章楞次定律和自感現(xiàn)象中，“楞次定律”既是本章的重點，又是教學的難點，更是物理學的重點。楞次定律（lenzlaw）內(nèi)容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。在教學活動中，學生們對楞次定律的難以理解，做題易錯已成為一種“普遍現(xiàn)象”。面對這種“窘境”，教師如若能對其進行全新的解讀，尋求最佳捷徑，必定能達到事半功倍的效果。下面，筆者根據(jù)在教學中發(fā)現(xiàn)的一些問題與思考歸納出以下幾點認識。一．理解楞次定律的因果關系該定律表明感應電流的磁場會阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化，即原磁場磁通量變化是原因，產(chǎn)生的感應電流的磁場是結果，“結果”阻礙“原因”。二．理解楞次定律的“阻礙”該阻礙是指感應電流的磁場（新磁場）阻礙引起感應電流的磁場的磁通量（原磁場）的變化。簡記為“新磁場阻礙原磁場變化”。是“阻礙”而非“阻止”。最終原磁場磁通量還是發(fā)生了變化，并未因為新磁場的產(chǎn)生而被阻止不變。此處可理解為新磁場延緩了原磁場的變化時間?！白璧K”不等同于力學中的“阻力”。因為阻力是阻礙物體的相對運動，始終與相對運動方向相反。而楞次定律的“阻礙”并非指新磁場與原磁場相反。他們的變化規(guī)律是這樣：當引起感應電流的磁通量增大時，產(chǎn)生的感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相反（此時新磁場方向與原磁場方向相反）；而當引起感應電流的磁通量減少時，感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同（此時新磁場方向與原磁場方向相同）；即“增反減同”。阻礙物體的相對運動：由于磁體與磁體之間存在相互作用力（同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引）。根據(jù)“增反減同”的特點，當原磁場磁通量增加時，新磁場方向與原磁場方向相反，兩物體間表現(xiàn)為斥力而相互排斥；當原磁場磁通量減少時，新磁場方向與原磁場方向相同，兩物體間表現(xiàn)為引力而相互吸引；即“來拒去留”。下面，我們根據(jù)這些要點，來做如下例題。例題：如圖所示，將A、B兩只輕小鋁環(huán)固定在一根輕桿的兩端。A環(huán)是閉合的，B環(huán)是斷開的，輕桿可以繞支點O在水平面內(nèi)自由轉動。當輕桿靜止時，用條形磁鐵的任一極接近并插入A環(huán)（注意不要相碰），A環(huán)會向遠離該磁極的方向運動；磁極插入B環(huán)時卻不會發(fā)生上述現(xiàn)象。想想這是為什么，并與同學討論交流。得出結論后，請猜想如果把條形磁鐵的任一極從A環(huán)或B環(huán)中拔出（注意不要相碰），將分別發(fā)生什么現(xiàn)象，并用實驗加以驗證。（魯科版物理3-2第24頁“討論與交流”）解析：由題意可知，當條形磁鐵任一極插入閉合的A環(huán)時，穿過A環(huán)的磁通量會增大，根據(jù)磁場產(chǎn)生電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生電流。此時A環(huán)會產(chǎn)生感應電流，由于電流具有磁效應，A環(huán)周圍會產(chǎn)生新的磁場。由楞次定律，當閉合電路中原磁場磁通量增大時，新磁場會阻礙原磁場磁通量的增加，由“增反”的特點，此時新磁場方向與原磁場方向相反，故二者表現(xiàn)為斥力，A環(huán)會向遠離該磁極的方向運動。反之，當磁鐵從A環(huán)拔出時，A環(huán)磁通量會減少，由楞次定律，當閉合電路中原磁場磁通量減少時，新磁場會阻礙原磁場磁通量的減少，由“減同”的特點，此時新磁場方向與原磁場方向相同，二者變現(xiàn)為引力，A環(huán)會隨磁鐵拔出的方向運動。從新磁場阻礙原磁場磁通量的變化來看：以上現(xiàn)象充分表明了“增反減同”的特點。從新磁場阻礙相對運動來看：以上現(xiàn)象充分表明了“來拒去留”的特點。當用同樣的操作方法將磁鐵穿過斷開的B環(huán)時，則不會產(chǎn)生穿過A環(huán)時的現(xiàn)象；原因是磁場產(chǎn)生感應電流必須在閉合回路中，B環(huán)斷開，則無感應電流產(chǎn)生，無電流故而無新磁場，磁鐵與鋁環(huán)之間自然沒有了相互作用。三．總結運用楞次定律解題的注意事項是多方面的，作為剛接觸這個內(nèi)容的中學生來說并非三言兩語就能有所成效，只要平時多加練習，勤于思考，樹立信心，就一定能突破難點。當然，楞次定律也給了我們很多啟示，在生活中阻礙變化很多事物都有這樣的共性。例如，停止的車輛要想運動起來，就必須克服自身慣性、摩擦力、空氣阻力等，從而運動起來，這里就說明它有保持原來靜止的特性；若要停止下來，同樣得克服自身慣性。諸如此類的例子比比皆是，只要我們善于思考，善于運用類