浅谈感应电流特性及其应用

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1、浅谈感应电流的特性及其应用——兼谈楞次定律的创新教学罗天旻（南康市教研室江西341400）E-mail:jxnkltm@126.com众所周知，质量守恒（物质不灭）定律和能量守恒（能量不灭）定律是自然界中的两条普遍适应的最基本的定律。质量守恒（物质不灭）定律在化学问题的研究中得到普遍应用，能量守恒（能量不灭）定律则在物理问题中得到普遍应用。一、感应电流的特性笔者在高中物理电磁感应一章的教学中，应用能量的观点对电磁感应现象进行分析研究，发现、概括和归纳了感应电流的特性，在教学中提出了感应电流的特性这一新概念与新观点：引导学生揭示了感应电流的

2、特性及其具有的物理本质，并归纳出了应用感应电流的特性解决相关问题的方法。应用能量的观点对电磁感应现象进行分析，我们不难发现感应电流具有这样的特性：“感应电流总是要阻碍它本身的产生”。因为感应电流产生的过程，就是其他形式的能转化为电能的过程。持续产生感应电流的过程，就是其他形式的能持续地转化为电能的过程。正是因为感应电流具有“总是要阻碍它本身的产生”这种特性，因此要产生持续的感应电流，外界就要不断克服感应电流的阻碍它本身的产生的阻碍作用做功而消耗能量，外界就要不断把其他形式的能转化为电能。感应电流的特性通常有如下几方面的表现：（1）如果是相对

3、运动产生了感应电流时，感应电流的特性表现为要阻碍产生感应电的这种相对运动。例如：卫星在靠近极地时由于感应电流的产生和感应电流的特性将作减速运动；又如电磁阻尼现象和电磁驱动现象等等。（2）从力的角度来分析，感应电流的特性表现为感应电流所受的磁场力总是表现为阻力；（3）从磁通量的角度来分析，感应电流的特性表现为它总是要通过自己的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律的物理实质；换言之，楞次定律是从磁通量这个角度揭示了感应电流的这一特性。（4）从能量的角度来分析，感应电流的特性是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。感应电流产

4、生的过程，就是其他形式的能（如机械能）转化为电能的过程。产生持续感应电流的过程，就是其他形式的能（如机械能）持续转化为电能的过程。因此要产生持续的感应电流，外界就要不断克服感应电流的阻碍它本身的产生的阻碍作用而消耗能量，外界就要不断把其他形式的能转化为电能。感应电流特性的物理本质是能量转化与守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。二、感应电流特性的应用利用感应电流的特性可以解决如下物理问题：1、判断在任何条件下产生的感应电流的方向。2、可以快速判断在产生感应电流的过程中，物体（或系统）运动状态的变化情况是加速运动还是减速运动。3、快速判断在产生

5、感应电流的过程中，物体（或系统）间的相互作用力是斥力还是引力。4、可以快速判断在产生感应电流的过程中，感应电流的磁场的南北极或磁感线的方向。在此，我们通过物理课本中的一个具体的实例来加以说明：例1｛《物理第二册（必修加选修）》第204页练习三第（5题）3右图1（原图16—30）中的A环和B环都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的。用磁铁的任一极去接近A环，会产生什么现象？把磁铁从A环移开，会出现什么现象？磁极接近或远离B环时，图1又会产生什么现象？解释所发生的现象。解析：这个装置叫楞次环、这是一个很著名的物理实验。如右图所示：⑴　当条形

6、磁铁的北极N靠近楞次环的A环时，穿过A环的磁通量将增多，A环将产生感应电流，由于感应电流总是要阻碍它本身的产生，因此楞次环（A环）将：①阻碍磁铁的靠近，此时A环中的感应电流的磁场与磁铁的相互作用表现为斥力，进一步可以判断A环中的感应电流的磁场前方是北极、A环中的感应电流的方向是逆时针方向；②由于是磁铁相对A环运动产生了感应电流，因此A环中的感应电流要阻碍产生它的这种相对运动，具体表现为楞次环（A环）将向后退即顺时转动。⑵　当条形磁铁的北极N远离楞次环的A环时，A环将产生感应电流，由于感应电流总是要阻碍它本身的产生，因此楞次环（A环）将：①阻

7、碍磁铁的远离，此时A环中的感应电流的磁场与磁铁的相互作用表现为引力，进一步可以判断A环中的感应电流的磁场前方是南极、A环中的感应电流的方向是顺时针方向；②由于是磁铁相对A环运动产生了感应电流，因此A环中的感应电流要阻碍产生它的这种相对运动，具体表现为楞次环（A环）将向前运动即逆时针方向转动。如果要在A环中产生持续的感应电流，磁铁某一极就要不断地靠近或远离A环，就要不断地克服A环中持续产生的感应电流的阻碍作用把磁铁的机械能转化为楞次环中的电能。（3）当条形磁铁的磁极北极N极接近或远离B环时，由于环B是断开的，因此在B环虽然会产生电磁感应现象（

8、会产生感应电动势）但不会产生感应电流，因此B环（包括整楞次环）将保持不动。此时磁铁不会受到楞次环的作用力，磁铁的机械能不会和电能之间发生转化。例2如图2所示，螺线管CD的导线绕法