【感应电流方向和磁通量的关系】 感应电流方向判断
时间：2019-01-03 03:36:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要: 楞次定律从感应电流方向和原磁场方向的关系角度表述了感应电流方向规律,本文从引起感应电流的磁通量变化角度探讨感应电流方向和磁通量之间的关系,得到了一系列的结论,这些结论在处理许多问题时非常便捷。
关键词: 感应电流方向 磁通量方向 磁通量变化方向
感应电流方向的确定是高中物理教学的重点、难点,也是高考的热点之一。感应电流方向遵循楞次定律,用此定律可以判断任何情况下感应电流方向,使用时可从电磁角度分析,用增反减同这一结论判断,也可从感应电流的机械效果分析,如总是阻碍产生它的相对运动,即用来去拒留这一结论判断。现进一步从电磁角度探讨这一问题。由人教版选修3―2第9页实验可得到如图1所示的四种现象:
比较甲丙或乙丁可知,在磁通量方向相同,磁通量变化方向(指磁通量增加或减小)相反时,感应电流方向相反,可见感应电流方向与磁通量变化方向有关。比较甲乙或丙丁可知,在磁通量变化方向相同,磁通量方向相反时,感应电流方向相反,可见感应电流方向也与磁通量方向有关。
根据以上分析可总结出:感应电流方向由磁通量方向和磁通量变化方向共同决定。
比较甲丁可知,和△方向都相反,但感应电流方向却相同,这可总结为“反反得同”,第一个“反”是的方向相反,第二个“反”是△的方向相反,第三个“同”是感应电流方向相同,以下按相同顺序表述。再比较甲丙可知,方向相同,△方向相反,感应电流方向相反,这可总结为“同反得反”。
根据以上分析总结出:同同得同,反反得同,同反得反,反同得反。这一结论在处理很多问题是非常方便的。
示例:如图2(a)所示,竖直向上的匀强磁场穿过水平放置的闭合金属线圈,若磁场按图2(b)所示规律变化,试画出感应电流的I―t示意图。(磁感应强度向上为正方向,电流以图a中箭头为正方向。)
解析:首先根据楞次定律判定0―t时间内,感应电流为负方向,因t―t时间内的方向与0―t内相同,而△方向与0―t内相反,由上面的结论可知,t―t时间内感应电流方向与0―t内相反,即为正方向;仿此可判断出t―t时间内与0―t内相反,即为正方向;t―t时间内与0―t内相同,即为负方向。画出电流变化规律如图2(c)所示。
再进一步分析,由于△=-,△的符号(表方向)就表示磁通量是增加还是减小,又由于△和的符号都是以的符号为参考的,所以感应电流的方向也可由△方向确定。必须注意,当增加时,△与同向,当减小时,△与反向,如此图1可以简化成下图3所示:
观察图3可得出,△和感应电流在方向上的关系遵循左手螺旋法则,即将左手四指握起,大拇指伸直,并与其余四指垂直,让大拇指指向△方向,则其余四指就指向感应电流的绕向。这样上述四种情况就变成了一种情况了。用这一结论重做上题也很便捷。
其实电磁感应的本质不是产生感应电流,而是感应电动势,感应电流方向是由感应电动势方向决定的。根据法拉第电磁感应定律E=n可知,感应电流方向是由的符号决定的,在―t图像上就是图像上各点的斜率,可见斜率符号就反映了感应电流的方向。但必须强调的是:斜率为正不表示感应电流与方向相同,反之亦然,事实上感应电流方向和方向是垂直的。尽管如此,我们仍能从―t图像上看出不同时间段上感应电流方向是否相同。比如图2的例题,显然0―t和t―t时间内感应电流方向相同,和t―t时间内感应电流方向相反,只要确定了0―t时间内的电流方向就可以了。
参考文献:
[1]赵凯华,陈熙谋编.电磁学(下册).高等教育出版社,1990:463.
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