楞次定律的应用

1 / 5 楞次定律的应用 楞次定律的应用山东惠民县第二中学 陈元满 楞次定律有两种常用的表述形式，第一种是 “ 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 ” ，它反映了感应电流的方向应遵循的规律；第二种是 “ 感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因 ” ，它反映了感应电流产生的某种机械效果。根据题意灵活运用楞次定律的这两种表述，会使分析解答过程趋于简捷。 一、判断感应电流的方向时应采 l 用第一种表述 运用第一种表述形式判断感应电流的方向时，一般应分四步进行：（ 1）明确所研究的闭合回路 原磁场方向；（ 2）确定回路中磁通量的变化（增加或减少）情况；（ 3）由椤次定律判断感应电流的磁场方向；（ 4）利用安培定则确定感应电流的方向。 例 1 如图 1 所示，导线框 abcd 与导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流 I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中的感应电流的方向是怎样的？ 解析 在线圈越过导线过程中，线圈左边部分磁通量穿出，而右边部分磁通量穿入，如图 2 所示，当跨在导线左边2 / 5 的线圈面积大于右边面积时，合磁通量是向外的且逐渐减小，为阻碍这个方向磁通量的减小，感应 电流的方向是沿 abc da；当跨在导线左边的线圈面积小于右边面积时，合磁通量是向内的且逐渐增加，为阻碍向内方向的磁通量增大，感应电流的方向仍是沿 abc da。所以，匀速通过直导线时，电流方向是沿 abcda。 二、判断机械效果宜用第二种表述形式 应用这种表述形式判断机械效果的步骤是，先找出引起感应电流的原因（如磁通量变化、相对运动等），再来确定阻碍方式（如阻碍磁通量变化，阻碍相对运动等），常见的有以下三种情况。 1阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化，可理解为 “ 增反减同 ” 例 2 m 和 N 是绕在一个环形铁芯上的两个线圈，绕法和接法如图 3 所示，现将开关 k 从 a 处断开，然后合向 b 处，在此过程中，通过 R2的电流方向是（） A先由 c 流向 d，后由 c 流向 d B先由 c 流向 d，后由 d 流向 c c先由 d 流向 c，后由 d 流向 c D先由 d 流向 c，后由 c 流向 d 解析 k 在 a 处，电流方向如图中 Ia 所示，由安培定3 / 5 则可知环形铁芯磁场为逆时针的，当 k 从 a 断开的瞬时，电流及电流的磁场均减弱为零，根据楞次定律的阻碍作用可知，感应电流的磁场与原电流的磁 场相同，由安培定则可知N 中的电流方向 Ia 流经电阻 R2时由 c 到 d。 k 接到 b 上，m 线圈中的电流与 L 相反，产生的磁场是顺时针的且该磁场增强，由楞次定律知 N 中感应电流的磁场是逆时针时， N 中的感应电流流经电阻 R2时是由 c 到 d，故 A 正确。 2阻碍运动可理解为 “ 来拒去留 ” 例 3 如图 4，通有稳恒电流的螺线管竖直放置，小铜环沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上 1、 2、 3 位置时的加速度分别为a、 a2、 a，位置 2 处于螺线管中心，位置 1、 3 分别与位置 2 等距，则（ ） A a1 a2 g B a3 a1 g c a3 a1 a2 D a3 a1 a2 解析 由于螺线管中通有恒定电流，所以螺线管内部轴线中点附近的磁场为匀强磁场，方向竖直，故铜环经过位置2 时无感应电流，因而 a2=g。由 “ 来拒去留 ” 可知， 1、 3 两点的磁作用力对铜环的向下运动有阻碍作用，即铜环在这两点受到磁作用力均向上，故铜环做变加速运动，在 1、 2、 3点的瞬时速度关系为 v1 v2 v3。又 1、 3 点关于 2 点对称，4 / 5 故通电螺线管在这两点产生的磁感应强度相等。由法拉第电磁感 应定律知 1 3 即 I1 I3， F1磁 F3磁。由牛顿第二定律有 mg-F1 磁 ma1， mg F3 磁 ma3，故有 a3 a1a2 g。 综上可知： a3 a1 a2 g。 正确选项为 B、 D。 3阻碍原电流的变化即为自感现象 倒 4 如图 5 所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻值都是 R，开关 S 原来打开着，电流，令合下开关将一个电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，这个自感电动势（） A有阻碍电流的作用，最后电流由 I0减少为零 B有阻碍电流的作用，最后总小于 I0 c有阻碍电流增大作用，因而电流保持为 I0不变 D有阻碍电流增大作用，但电流最后还是要增大到 2I0 解析 合下开关把一个电阻短路，电路中电流强度将增大，通过多匝线圈的磁通量增大，由于线圈的自感作用，线圈中将产生自感电动势，有阻碍电流增大的作用，但电流仍会变化，不会保持儿不