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由演示实验看楞次定律的其它表述形式 罗平一中 徐勇 在新课标教材选修3-2第四章第三节《楞次定律》的教学中，课本提供了几个演示实验，通过这些实验，除了能得出课本关于楞次定律的“磁通表述”外，还可推导出其它的一些表述方式，而学生熟记这些表述方式，在判断相应情况下的感应电流方向或导体的受力、运动等将有事半功倍之效。 表述一：由于相对运动引起的感应电流的效果总是阻碍其相对运动。 【实验一】：当磁铁的一极插入线圈或从线圈中抽出，磁铁的受力情况怎样？ 〖解析〗：当磁铁的N极插入线圈时，由实验可知，感应电流逆时针向上，如图1甲所示，则通电线圈的上端相当于条形磁铁的N极。由于同名磁极相斥，故磁铁N极插入的过程中受到排斥力的作用，即受力向上，与磁铁相对线圈运动方向相反，阻碍磁铁插入。 当磁铁的S极插入线圈时，由实验可知，感应电流逆时针向下，如图1乙所示，则通电线圈的上端相当于条形磁铁的S极。由于同名磁极相斥，故磁铁S插入的过程中受到排斥力的作用，即受力向上，与磁铁相对线圈运动方向相反，阻碍磁铁插入。 同理，如图1中丙和丁，当磁铁的N极或S极从线圈中拨出时，磁铁的上端相当地于磁铁的S或N，由于异名磁极相互吸引，故磁铁受力方向与磁铁相对线圈运动的方向相反，阻碍磁铁远离。 由此可引出楞次定律的“相对运动表述”：由于相对运动引起的感应电流具有这样的方向，即感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的相对运动。也就是资料书上常说的 “来拒去留” 〖例1〗：如图2所示，闭合线圈固定放置于水平地面,当条形磁铁从线圈正上方释放后竖直下落的过程，下列说法正确的是： A.、磁铁的加速度为g B、磁铁的加速度小于g C、磁铁的机械能守恒 D、磁铁的机械能减少 〖解析〗：由于磁铁下落时，线圈中产生感应电流，其磁场阻碍磁铁的相对运动，故磁铁的受力除重力外还有向上的磁场力，其合力小于重力，故磁铁加速度小于g，B对；由于磁场力做负功，磁铁机械能减少，故D对。 〖答案〗：BD 〖例2〗：如图3所示，圆环形闭合线圈套在光滑杆上，当一条形磁铁沿圆环轴线方向靠近环时，环将： A、向左远离磁铁 B、向右靠近磁铁 C、静止不动 D、磁极未知，无法判断 〖解析〗：物体的受力决定其运动状态，故欲判断物体运动，必先判断受力。无论磁铁哪极靠近圆环，圆环中的感应电流的磁场都阻碍其靠近。由牛顿第三定律，圆环受力向左，故圆环必向左运动。 〖答案〗：A 表述二：由于电流变化引起的感应电流的效果总是阻碍引原电流的变化。 【实验二】：如图4所示连接电路，当闭合开关，改变滑动变阻器阻值以改变线圈A中的电流时，线圈B中产生感应电流。 由实验可判断出现感应电流方向与原电流方向的关系，如果将两电流方向表示在线圈A、B的俯视图中，如图4乙所示，则会发现如下结论：原电流增强时感应电流与原电流方向相反；原电流减弱时感应电流与原电流方向相同。即原电流增大时，感应电流I感与原电流I原方向相反，形式上“抵消”部分原电流而阻碍原电流增大；原电流减弱时感应电流I感与原电流I原方向相同，形式上“补偿”部分原电流的减小而阻碍电流减小。由此可得：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原电流的变化。或简化成“增反减同”。 以上结论在“自感”现象中较为直观，易于理解，但也不妨突破电流的实际抵消限制而应用到不同但共轴的线圈中，在判断感应电流方向时将非常简便易行。 〖例3〗：如图所示,水平放置的两条光滑导轨上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能A.向右匀加速运动 B.向左匀加速运动 C.向右匀减速运动 D.向左匀减速运动 如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将 （ ） A.保持静止不动 B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向 第 4 页 共 4 页 2011-2-17 图1 图2 图3 图4 甲 I原↑ I感 I原↓ I感 图4乙 感应电流方向与原电流变化关系 A A B B × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 图7 图9 L2 L1 图5 丙 I1 I2 图6 图8 图5甲 L1 L2 I1 I2 图5戊 I1 I2 L1 L2 图5 乙 I2 L1 L2 I1 图5丁