课程（毕业）论文-楞次定律及其应用

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1、楞次定律及其应用一、楞次定律的发现楞次定律（Lenzlaw）是一条电磁学的定律，它是由俄国物理学家海因里希•楞次（HeinrichFriedrichLenz）在1834年发现的。对于电磁感应所涉及的非保守力，这定律可以视为能量守恒定律的延伸。楞次定律内容：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。它还可表述为：感应电流的效杲总是反抗引起感应电流的原因。二、对楞次定律的理解1•如果我们要想正确全面理解楞次定律，就需要好好认识“阻碍”这个词在其中的含义。这里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”，它阻碍“原磁通量的变化S不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量。不能认为“感应电

2、流的磁场必然与原磁场方向相反”或“感应电流的方向必然和原来电流的流向相反S所以“楞次定律”可理解为：当穿过的磁通量增加时，相应感应电流（'增加的磁通量'所感应的电流）的磁场方向总是与原磁场方向相反；当穿过的磁通竝减小时，相应感应电流（'减小的磁通量'所感应的电流）的磁场方向总是与原磁场方向相同。另外“阻碍”不能理解为“阻止S应认识到，原磁场是主动的，感应电流的磁场是被动的，原磁通量仍然要发生变化，阻止不了，而感应电流的磁场只是起阻碍作用而已。感应电流的磁场的存在只是削弱了穿过电路的总磁通量变化的快慢，而不会改变的变化特征和方向。例如：当增大感应电流的磁场时，原磁场也将在原

3、方向上一直增大，只是增大得比没有感应电流的磁场时慢一点而已。如果磁通量变化被阻止，则感应电流就不会继续产生。无感应电流，就更谈不上“阻止”To2•楞次定律可以表述成不同形式，但各种表述的实质相同，楞次定律的实质是：产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律，如果感应电流的方向违背楞次定律规定的原则，那么水动机就是可以制成的（这是违背能量守恒定律的）。“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动屮的体现，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通呈的变化，因此，为了维持原磁场磁通量的变化，就必须有动力作用，这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功，将其他形式的能转变为感应电流的

4、电能，所以“楞次定律”中的阻碍过程，实质上就是能量转化的过程。下面分别就三种情况进行说明：（1）如果感应电流在冋路屮产生的磁通量加强引起感应电流的原磁通变化，那么，一经出现感应电流，引起感应电流的磁通变化将得到加强，于是感应电流进一步增加，磁通变化也进一步加强……感应电流在如此循环过程中不断增加直至无限。这样，便可从最初磁通微小的变化中（并在这种变化停止以后）得到无限大的感应电流。这显然是违反能量守恒定律的。楞次泄律指出这是不可能的，感应电流的磁通必须反抗引起它的磁通变化，感应电流具有的以及消耗的能量，必须从引起磁通变化的外界获取。要在冋路中维持一定的感应电流，外界必须消

5、耗一定的能量。如果磁通的变化是由外磁场的变化引起的，那么，要抵消从无到有地建立感应电流的过程小感应电流在冋路屮的磁通，以保持回路中有一定的磁通变化率，产生外磁场的励磁电流就必须不断增加与Z相应的能量，这只能从外界不断地补充。（2）如果由组成冋路的导体作切割磁感线运动而产生的感应电流在磁场小受的力（安培力）的方向与运动方向相同，那么，感应电流受的磁场力就会加快导体切割磁感线的运动，从而乂增大感应电流。如此循环，导体的运动将不断加速，动能不断增大，电流的能量和在电路中损耗的焦耳热都不断增大，却不需外界做功，这显然是违背能量守恒定律的。楞次定律指岀这是不可能的，感应电流受的安培

6、力必须阻碍导体的运动，因此要维持导体以一定速度作切割磁感线运动，在回路中产生一定的感应电流，外界必然反抗作用于感应电流的安培力做功。（3）如果发电机转子绕组上的感应电流的方向，与作同样转动的电动机转子绕组上的电流方向相同，那么发电机转子绕组一经转动，产生的感应电流立即成了电动机电流，绕组将加速转动，结果感应电流进一步加强，转动进一步加速。如此循环，这个机器既是发电机，可输出越来越大的电能，又是电动机，可以对外做功，而不花任何代价（除使转子最初的一动而外），这显然是破坏能量守恒定律的永动机。楞次定律指出这是不可能的，发电机转子上的感应电流的方向应与转子作同样运动的电机电流的

7、方向相反。综上所述，楞次定律的任何表述，都是与能量守恒定律相一致的。概括各种表述“感应电流的效果总是反抗产生感应电流的原因”，其实质就是产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律。这也就是为何楞次定律被称为能量守恒定律延伸的缘故。三、楞次定律在现实中的应用1•法拉弟■楞次定律演示仪它是一种利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环的相互作用，演示楞次定律的仪器。当线圈通有电流时，在铁芯中产生交变磁场，穿过闭合的铝环中的磁通量发生变化。根据楞次定律，套在铁芯中的铝环将产生感生电流，感生电流的方向与线圈中的电流方向相反。因此与原