高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第1节 感应电流的方向 楞次定律素材 鲁科版选修3-2（通用）

高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第1节 感应电流的方向 楞次定律素材 鲁科版选修3-2（通用）

楞次定律 ‎ 楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。‎ 楞次定律还可表述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。‎ 楞次定律（Lenz's law）是一条电磁学的定律，可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希·楞次（Heinrich Friedrich Lenz）在1834年发现的。‎ 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。‎ 物理简介 ‎1834年，物理学家海因里希·楞次（H.F.E.Lenz，1804-1865）在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律（Lenz law ）。简单的说就是“来拒去留”的规律，这就是楞次定律的主要内容。‎ 物理表述 楞次定律可概括表述为：‎ 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。‎ 表述特点 楞（léng）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量的变化引起的，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）原磁通量 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量；而产生感应电流的原因则是“原磁通量的变化”。可以用十二个字来形象记忆“增反减同，来阻去留，增缩减扩”。‎ 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。‎ 以“通量表述”为例，要点是感应电流的磁通量反抗引起感应电流的原磁通量的变化，而不是反抗原磁通量。如果原磁通量是增加的，那么感应电流的磁通要反抗原磁通量的增加，就一定与原磁通量的方向相反；如果原磁通减少，那么感应电流的磁通要反抗原磁通的减少，就一定与原磁通量的方向相同。在正确领会定律的上述涵义以后，就可按以下程序应用楞次定律判断感应电流的方向：‎ a.穿过回路的原磁通的方向，以及它是增加还是减少；‎ b.根据楞次定律表述的上述涵义确定回路中感应电流在该回路中产生的磁通的方向；‎ c.根据回路电流在回路内部产生磁场的方向的规律（右手螺旋法则），由感应电流的磁通的方向确定感应电流的方向。‎ 可见正确掌握楞次定律并能应用，不仅要求准确理解其涵义，还必须掌握好电流的磁场和电流在磁场中受力（安培力）的规律。‎ 在楞次于1834年发表楞次定律时无磁通这一概念（磁通概念是法拉第于1846年才提出来的），因此定律不可能具有而今的表述形式。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。其基本思想是：用电动机原理代替发电机原理来确定感应电流的方向，即：导线回路在磁场中运动时，产生感应电流（即发电机的电流）的方向，与通电导体回路在磁场力作用下作相同运动时、应通过的电流（电动机电流）的方向相反．以两个端面互相平行的线圈为例，使A 线圈固定，B 线圈可移动．若令A线圈通以电流，让B线圈向A运动，则B线圈上将产生感应电流。用“电动机发电机原理”判断此感应电流的方向的程序如下：假定B作为电动机线圈，通电后受A线圈电流磁场的作用力而向着A运动（电动机），根据安培力规律（或电动机原理），要求B线圈的电流应与A线圈的电流有相同的绕行方向。于是根据楞次的“电动机发电机原理”所求B线圈上的感应电流的绕行方向与A线圈上电流的绕行方向相反。‎ 楞次本人对定律的叙述似乎直接涉及到感应电流的方向。但要作出判断仍然必须通过“对作相同运动的电动机的电流”方向作出判断之后，才能确定由导线在磁场中运动产生的感应电流的方向，故实际上仍然只是给出了确定感应电流方向的原则，必须在对电动机原理有充分掌握的基础上，按一定的程序确定感应电流的方向。‎