高中物理知識:楞次定律「圖文版」

2020-12-11 高中物理知識

一、楞次定律

1.內容:感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化

2.理解:

A.關於阻礙:

誰在阻礙?——感應電流的磁場

阻礙什麼?——引起感應電流的磁通量的變化

如何阻礙?——增反減同

阻礙結果?——阻礙不是阻止,更不是相反,而是使原來磁場的磁通量變化更慢一些。

B.因果關係:

二、楞次定律的應用

注意:明確有兩個磁場,引起感應電流的磁場(原磁場),感應電流產生的磁場。

1.增反減同

原磁場磁通量增大,感應電流的磁場就跟原磁場方向相反;

原磁場通量在減小,感應電流的磁場就跟原磁場方向相同。

例題1:法拉第最初發現電磁感應現象的實驗如圖所示,軟鐵環上繞有A、B兩個線圈,當A線圈電路中的開關閉合、斷開的瞬間,線圈B中的感應電流沿什麼方向?

解析:

開關閉合瞬間:線圈A產生磁場,該磁場通過B線圈,就是通過線圈B的「原磁場」,這個磁場從「無」變「有」,即穿過線圈B的磁通量從「無」變「有」,即磁通量增大,為了阻礙原磁場磁通量的增大,線圈B產生感應電流,該感應電流產生了另一個磁場——感應電流的磁場,感應電流的磁場與原磁場方向相反,抵消了部分原磁場的磁通量,這樣就阻礙了原磁場的磁通量的增大。由安培定則,得感應電流的方向,如下圖所示。

當開關斷開瞬間,線圈A的電流從「有」變「無」,即穿過線圈B的磁場的磁通量從有變無,即線圈B才磁通量減少,為了阻礙這種少,線圈B產生感應電流,感應電流的磁場與原磁場方向相

這種情況稱為「增反減同」

2.來拒去留

當原磁場與線圈靠近時,表現出抗拒接近的情形——互相排斥

當原磁場與線圈遠離時,表現出抗拒遠離的情形——互相吸引

如下圖,條形磁鐵接近閉合鋁圈的時候,互相排除,遠離的時候互相吸引。

3.增縮減擴

如果閉合線圈可以自由改變面積,那麼:

當磁通量增大的時候,閉合線圈包圍的面積要縮小;

當磁通量減小的時候,閉合線圈包圍的面積要增大。

如下圖,彈簧線圈放在磁場中,當磁場增大的時候,為了阻礙磁通量的增大,彈簧線圈縮小面積。反過來,當磁場減小的時候,為了阻礙磁通量的減小,線圈擴大面積。

例題2:如圖所示,固定的金屬環和螺線管正對放置。螺線管中有電流。要使金屬環中出現如圖所示的感應電流,則螺線管中的電流方向和大小如何?

解析:由安培定則可知,金屬環中心的感應電流的磁場方向向右,

(1)如果感應電流的磁場和螺線管的磁場相,螺線管的電流必須由a端流入,而且,「增反減同」,金屬環的磁通量減小,推出螺線管的電流變小。

(2)如果感應電流的磁場和螺線管的磁場相,螺線管的電流必須由b端流入,而且,「增反減同」,金屬環的磁通量增大,推出螺線管的電流變大。

三、右手定則

內容:伸開右手讓拇指跟其餘四指垂直,並且都跟手掌在一個平面內,讓磁感線垂直從手心進入,拇指指嚮導體運動的方向,其餘四指指的就是感應電流的方向

右手定則是應用楞次定律中的特例.在一部分導體做切割磁感線運動時,可以用右手定則簡單地判斷出感應電流的方向.

例題3:當閉合導體的一部分做切割磁感線的運動時,如何判斷感應電流的方向?

解析:假設導體棒AB向右運動,

1、用右手定則,知道電流沿AB向上

2、用楞次定律:

(1)、我們研究的是哪個閉合電路?——ABEF

(2)、穿過這個閉合電路的磁通量是增大還是減小?——增大

(3)、感應電流的磁場應該是沿哪個方向?——垂直於紙面向外

(4)、導體棒AB中的感應電流沿哪個方向?——沿AB向上

練習

1.如圖所示,平行光滑金屬導軌A、B上放置兩根銅棒a 、 b。當磁鐵N極從上向下插入銅棒a 、 b中時,銅棒a、b是否會運動? 如果運動將怎樣運動?

參考答案:銅棒a、b會動,銅棒a、b與導軌組成閉合電路,磁鐵北極向下插入時,由「增縮減擴」知道,閉合電路包圍面積要減小。銅棒a、b相向運動。

思考:

(1)如果將磁鐵N極從銅棒a 、 b中拔出呢?

(2)如果將磁鐵S極從銅棒a 、 b中拔出呢?

2.一根豎直放置的直導線MN通以向上的電流,在直導線MN的右方平行放置一個矩形導線框ABCD,MN與ABCD在同一個豎直平面內。當直導線MN中的電流減小時,試判斷:矩形導線框ABCD中感應電流的方向。

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