楞次定律在教学中的应用.doc

[摘要] 在电工类的教学中,常遇到一些关于电磁感应的问题,解决这些问题的方法学生,对于学生而言一般都比较抽象,学生考虑的时候,容易犯很多错误,久而久之,学生对于这些内容的兴趣就没有了。
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[关键词] 电磁感应;楞次定律
电磁感应这部分内容,有几条定理定律,如果不知道其用法,解决问题的时候就会绕很多弯,把简单的问题复杂化。
一、楞次定律相关内容
物理学家楞次是在综合法拉第电磁感应原理(发电机原理)和安培力原理的基础上,以“电动机发电机原理”的形式提出这个定律的。其内容是:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。关于其表述,有多个意思,楞次定律的表述可归结为:“感应电流的效果总是反抗引起它的原因。”如果回路上的感应电流是由穿过该回路的磁通的变化引起的,那么楞次定律可具体表述为:“感应电流在回路中产生的磁通总是反抗(或阻碍)原磁通的变化。”我们称这个表述为通量表述,这里感应电流的“效果”是在回路中产生了磁通;而产生感应电流的原因则是“原磁通的变化”。可以用八个字来形象记忆“增反减同,来阻去留”。
如果感应电流是由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的,那么楞次定律可具体表述为:“运动导体上的感应电流受的磁场力(安培力)总是反抗(或阻碍)导体的运动。”我们不妨称这个表述为力表述,这里感应电流的“效果”是受到磁场力;而产生感应电流的“原因”是导体作切割磁感线的运动。
从楞次定律的上述表述可见,楞次定律并没有直接指出感应电流的方向,它只是概括了确定感应电流方向的原则,给出了确定感应电流的程序。要真正掌握它,必须要求对表述的涵义有正确的理解,并熟练掌握电流的磁场及电流在磁场中受力的规律。
我所要阐述的关于楞次定律的应用主要是在于它对于磁通的惯性,即:在任何状态下,闭合回路的磁通都有保持其大小不变的趋势。
二、电工教学中楞次定律的应用
我们都知道,在判断感应电流的方向时一般用安培定则(右手定则),而如果要判断物体所受电磁力的方向的时候一般要用左手定则来判断。但是实际的情况是我们在解决某些问题时,用楞次定律解释起来也许更方便一些,我们举一些简单的例子来表述。
例1:当一个绝缘悬挂的金属环在磁铁靠近它的时候,问这个金属环应该怎样运动。这个问题,按照以往的思路是这样的。首先学生一般会根据靠近金属环的磁铁的极性判断出穿过金属环的某个方向的磁通变大了,那么,金属环中会有感应磁通产生,并且与磁铁产生的磁通方向相反,磁铁和金属环之间是斥力,金属环向远离磁铁的方向运动。若知识的理解程度再差点则有后面下面的分析(判断出金属环中的感应电流方向和金属环电流形成的磁场的方向与靠近金属环的极性相反,磁铁和金属环之间是斥力,金属环向远离磁铁的方向运动)。对此只能说明学生大部分对电磁感应这部分内容的理解不深。
假如我们用楞次定律来分析,这个问题就很简单了。当磁铁靠近金属环时,由于金属环中的磁通有变大的趋势,而根据楞次定律,我们知道金属环有保持其中的磁通不变的作用,而远离磁铁会使得其磁通保持不变,这就确定了其运动方向。是否简单多了呢?最简单的思路是要想保持磁通不变,必然要保持距离不变。
例2:一个在均匀的磁场中的金属导轨上与导轨形成闭合面的,可以在导轨上自由滑动金属导体棒。当磁场增强时,导体棒会怎样移动。
关于这个问题,思路