[谈“楞次定律”教学]楞次定律右手定则

谈“楞次定律”教学楞次定律右手定则 在职专物理教学中，对于诸多物理规律不仅要求学生能学得懂、记得住，更重要的是能够运用这些规律来分析解决各种物理现象和各种实际问题，从中培养学生能力，发展学生智力，这是教学的重点，也是难点。如何帮助学生学会运用物理规律来处理和解决各种实际问题，并且能够运用自如，得心应手。通过多年的教学实践，我认为，只有帮助学生掌握了规律的实质，明确了规律的真谛，了解了规律的内涵，方能在运用规律中做到驾轻就熟、灵活多变，甚至达到出神入化的程度。本文拟就楞次定律的教学谈一点体会。 职专物理电学中的楞次定律对初学的学生来说感到抽象难懂，在应用时困难棘手，对于教这部分内容的教师来说也感到难度很大。我在教这部分内容时基本上是分两段进行的。第一段（授新课阶段），让学生初步了解规律，能简单运用规律，奠定掌握规律的基础。按照课本上的教学内容，一开始，先运用实验手段让学生了解在电磁感应现象中，由于穿过回路的磁通量的变化（增加或减少），使回路中产生感生电流，而感生电流必定产生磁效应磁场，这个磁场是阻碍原磁场磁通量变化的。这里着重要让学生弄清两个问题：一是在电磁感应现象中存在着两个磁场，一个是原磁场激发产生感生电流的磁场，另一个是感生电流的磁场。这两个磁场的状况是：原磁场一定是变化的，可能增强，亦可能减弱，感生电流的磁场可能是变化的，也可能是不变的。二是感生电流的磁场和原磁场的关系感生电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化。若原磁场磁通量增多时，感生电流的磁场方向必定与原磁场方向相反，因而阻碍原磁场的增强变化；若原磁场磁通量减少时，感生电流的磁场方向必定与原磁场方向同向，因而阻碍原磁场的减弱变化。对于这点最为重要，这是楞次定律的核心规律。只有让学生弄明白了这层关系，方能运用楞次定律来判断感生电流的方向。学生能把握住以上两个问题，楞次定律的表述虽然言简意骇，学生也能明白这句话的“来龙去脉”，而不感到聱牙难懂。 弄清楞次定律后，引导学生理顺判断感生电流方向的步骤，结合具体题目让学生练习使用楞次定律判断感生电流的方向。在应用中，不仅让学生扎实掌握判断感生电流方向的方法，还要启发引导学生结合具体问题仔细揣摩楞次定律所阐述的规律。这样在认识规律中应用规律，在应用规律中加深认识规律，使认识与应用融为一体，经过反复训练，学生就能基本上掌握楞次定律及其应用。这是第一阶段的教学。 完成第一阶段的教学，使学生学会运用楞次定律判断感生电流的方向，按课本的要求基本完成任务。如果至此中辍，我觉得对楞次定律的教学只能说是浅尝辄止，学生对楞次定律的掌握也是浅尝辄止。要想使学生真正把握楞次定律的实质，明确电磁感应的变化机理，因而能对楞次定律做到灵活应用，仅完成第一阶段的教学还是不够的，还有待于对楞次定律做进一步的剖析，使学生对楞次定律所揭示的电磁感应现象中遵循的规律有更深刻的认识。为此，我在第一阶段教学的基础上，在第二阶段（复习阶段）结合电磁感应的具体实例启发引导学生，进一步认识电磁感应的全过程并总结其内在关系如下： 在电磁感应过程中，由于原磁场的变化，导致感生电流的产生，这一过程称之为“相生”，而感生电流的效果感生电流的磁场又反过来阻碍激发产生感生电流的原磁场磁通量的变化，这一过程称之为“相克”。由此可以看出，电磁感应的本质是：在一定的条件下，产生感生电流，而感生电流的效果又反过来破坏产生自身的条件和基础。即既存在“相生”的过程，又存在“相克”的过程，就在“生”和“克”的依赖、制约中形成电磁感应这一事物。学生的认识跃升到这个境界上，我便引导学生把楞次定律概括成这样的表述形式“感生电流的效果总是反抗引起感生电流的原因”。这里所说的原因既可指磁通量的变化，也可以追溯到更“原始”的原因，如相对运动、回路变形、或提供原磁场变化的变化电流等等。这里所说的效果，既可理解为感生电流的磁场，又可理解为因感生电流的出现而引起的机械作用等等。 对楞次定律的探讨认识升华到这样的高度，运用楞次定律解决问题的范围也就扩大了，学生不仅运用楞次定律对感生电流方向的判断更加熟练自如，且对电磁感应的其它有关问题的分析和判断也能“心领神会”，甚至对某些问题的处理会独辟蹊径，捷足先登。下面试举几例说明。 例1如图1所示，两个U形金属线框放在光滑水平面上，虚线范围内是一个匀强磁场，若线框A向B运动，刚好能进入B（有接触而无摩擦），当A、B接触的短暂时间内A将如何运动? （A）加速向B（B）加速离开B （C）减速向B（D）静止不动 分析：A未进入B前只产生感生电动势，不产生感生电流，未受磁场力作用。当A进入B与B接触时，A、B成闭合回路，出现感生电流，A受到磁场力作用，运动状态发生改变。弄清A受磁场力的方向，便得知其运动状况。对于A所受磁场力方向： A中产生感生电流的原因，是A向B运动切割磁力线（或穿过A、B所围回路中磁通量减少），所以感生电流的效果必定阻碍A运动，故A所受磁场力的方向与其运动方向相反。 例2.如图2所示。M、N为两根长直金属导轨，其上套着甲、乙两裸导线，处于匀强磁场B中，当甲沿图示方向运动时，乙向什么方向运动? 甲运动使回路面积增大，穿过回路磁通量变化而产生感生电流。所以，感生电流的效果必定是使乙与甲同向运动以阻碍回路面积的增大。 例3蹄形磁铁中间有一个可绕竖直轴自由转动的正方形金属框架abcd。按图3所示方向绕竖直轴旋转蹄形磁铁，问abcd将怎样运动? 分析：磁铁绕轴旋转，将使abcd中磁通量发生变化，产生感生电流，磁场又将对电流有力的作用，可分析abed的运动状况。 磁铁的转动使线圈abcd中磁通量发生变化而导致感生电流发生，所以感生电流的效果必定因阻碍磁铁的相对转动而自身随磁铁转动。 例4.一条柔软的闭合导线，位于一变化的磁场中，要使该闭合导线所围成的面积增加，那么应采取下列措施中的（A）磁场要不断增强且方向垂直纸面向外，（B）磁场不断增强且方向垂直纸面向里，（C）磁场要不断减弱且方向垂直纸面向外，（D）磁场不断减弱且方向垂直纸面向里。 因为只有磁场减弱使回路中产生感生电流，感生电流的效果才使导线所围面积增加以使回路中的磁通量增多来阻碍磁通量的减弱。 在研究电磁感应中，像这样的题目比比皆是，仅举以上三例。每一例的第一种处理方法毋庸置疑是一种正确的思维方法，特别是学生在学习这部分知识的开始阶段，由于对电磁感应过程认识不深，这样按部就班训练学生思维是十分必要的，且能将前后知识融会贯通，各种法则都能得到练习应用，这对于培养学生全面分析问题，提高综合思考能力是大有裨益的。但较第二种处理方法，它又显得“迂回曲折”、中间过程较多，学生往往因在某一环节上判断出现问题而导致整题的判断失误。而第二种处理方法在解决这类问题上能起到删繁就简，提高解题速度和准确程度的效应。在第二阶段的教学中，我采用第二种方法训练学生，在遇到以上的问题时，学生表现得思维敏捷，运用自如、判断准确，收效显著。 帮助学生深入理解楞次定律，全面了解电磁感应中的。“生”、“克”过程，学生观察和研究许多电磁感应现象变得灵通了。如老师提到诸如此类的问题：灵敏电流计出厂运输中为何要在两接线柱上连一根导线?发电机发电时，未加负载动力机转动“轻松”、“欢快”，而加上负载后“闷声闷气”?还有变压器原线圈中的电流为何随副线圈上负载的增减而变化。学生都能清楚作答。 另外，学生真正热悉了规律，在解决电磁感应问题时还能自觉地避免顾此失彼的毛病。像磁场力使通电导线产生运动，这种运动必然会使导线中产生反电动势以减少导线中的电流，即减弱磁场的作用力，如果导线受其它力的作用而在磁场中作切割磁力线的运动，那么在有闭合回路的条件下，磁场必定对由此而产生的感生电流发生作用力，以阻碍导线与磁场间的相对运动。所以，在电磁感应中凡“因电而动”不能忽略了反电动势的出现；凡“因动而电”不能忽略了磁场对电流的作用，阻碍导线与磁场的相对运动。学生在处理这些问题时由于深刻理解了电磁感应过程中的“生”、“克”规律，所以各方面都能兼顾到，综合思维能力大大加强了。 在深刻理解楞次定律的基础上，后面讲通电自感现象、断电自感现象，日光灯镇流器在日光灯正常工作后的降压限流作用、变压器工作时的互感原理和LC回路中振荡电流的产生都能起到事半功倍的效