[感应电流的磁场在阻碍什么的变化] 感应电流的磁场总是要阻碍
时间：2019-01-30 03:39:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
以整个闭合回路为研究对象的“楞次定律”，是判定电磁感应现象中感应电流方向的普遍规律，该定律指出：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.实际上，由于磁通量变化的表现形式各不相同，因此，感应电流磁场阻碍磁通量变化的方式同样也具有多种可能情况。
1 感应电流的磁场在阻碍磁感应强度的变化
例1 如图1所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成闭合回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的磁场，在螺线管的正下方水平桌面上有一导体圆环，试问导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度B按照下列图示中的哪种方式变化时，导体圆环将受到向上的磁场力的作用?()
分析 若磁感应强度B随时间均匀变化(图1中的C､D)，原线圈(螺线管)中将产生恒定电流，穿过副线圈(单匝导线环)的磁通量不变，副线圈中无感应电流.由此可知，副线圈的受力情况完全取决于其电流方向与原线圈中电流方向间的关系，根据楞次定律又知，要想使副线圈受到向上的磁场力，原线圈中磁通的变化率(即磁感应强度B的变化率，因为线圈的面积不变)只能是削弱型，即选项A中磁感应强度B曲线的斜率ΔB/Δt 随时间逐渐减小的过程，而且这一结论与螺线管的绕法及abcd中磁场的方向均无关
2 感应电流的磁场在阻碍有效面积的变化
例2 两根平行导轨MN､PQ被固定在水平面上 ，ab､cd两杆垂直地放置在导轨上，并可沿导轨无摩擦地滑动，匀强磁场B的方向垂直轨道平面向里(图2)，则下列说法中正确的是：()
A.用外力拉ab杆向右平动时，cd杆也将向右平动
B.用外力推cd杆向右平动时，ab杆也将向右平动
C.使ab杆绕O点沿顺时针方向转过一小角度，cd杆也将绕O′点沿顺时针方向转动
D.使ab杆绕O点沿顺时针方向转过一小角度，cd杆将向右平动
分析 在磁感应强度B恒定不变的条件下，选项A､C､D中ab杆的运动都提供了有效面积增大的初始条件，此时，磁通量的变化方式为增强型，于是，cd杆必将在水平向右的磁场力作用下向右平动，以阻碍有效面积的进一步增大；同理，对于磁通量的变化方式为削弱型的选项B，ab杆必将向右平动，以阻碍有效面积的进一步减小，上述情况，同借助楞次定律和左手定则完成判断时给出的结论完全一致，因此A､B､D都是正确的选项。
3 感应电流的磁场在阻碍物体间的相对运动
例3 图3为一个研究电磁感应现象的实验.左边的a为闭合导体圆环､右边的b为有一小缺口的导体圆环，两环用绝缘细杆连接并支撑在杆的中点O，整个装置可绕O点在水平面内自由转动.现将一足够强的条形磁铁P分别向着或背离两环运动 ，则：()
A.当条形磁铁P向着a环运动时，a环将背离P运动
B.当条形磁铁P背离a环运动时，a环将向着P运动
C.当条形磁铁P向着b环运动时，b环将背离P运动
D.当条形磁铁P背离b环运动时，b环将向着P运动
分析 当条形磁铁P向着a环运动时，穿过a环的磁通量增大，a环必然以背离P而去的运动方式来阻碍磁通量的增大；反之，当条形磁铁P背离a环运动时，穿过a环的磁通量减小，a环必然以向着P方向运动的方式来阻碍磁通量的减小。但由于b环不闭合，所以在上述类似的过程中b环里是不会有感应电流产生的，因而无此种现象发生。这种以相对运动的方式阻碍磁通量变化的过程可以简单地概括为“来拒去留”，A､B为本题的正确选项。
例4 在图4中，通电线圈abcd和闭合线圈a′b′c′d′可以各自绕OO′轴转动.开始时它们都静止，现在使通电线圈abcd沿顺时针方向转动，则闭合线圈a′b′c′d′中产生感应电流并开始转动时：()
A.电流方向a′b′c′d′a′，顺时针转动
B.电流方向a′b′c′d′a′，逆时针转动
C.电流方向a′d′c′b′a′，顺时针转动
D.电流方向a′d′c′b′a′，逆时针转动
分析 初级线圈abcd的定轴转动产生方向不断变化的磁场，使穿过a′b′c′d′线圈的磁通量发生变化，于是在次级线圈a′b′c′d′中产生感应电流，在原磁场作用于这一感应电流的安培力力矩作用下，次级线圈a′b′c′d′也将作定轴转动.简化分析时我们可借助右手螺旋定则将初级线圈abcd看成一N极在上､S极在下的条形磁铁，开始时由于对称关系，穿过线圈a′b′c′d′的磁通量恰好为零.当通电线圈abcd的顺时针转动使穿过线圈a′b′c′d′自上而下方向的磁通量从零开始增大时，便在a′b′c′d′中产生了a′d′c′b′a′方向的感应电流，根据楞次定律又知，为阻碍穿过次级线圈磁通量的增大，次级线圈必将随之转动以阻碍两线圈间的相对运动，因此选C。
4 感应电流的磁场在阻碍电流强度的变化
例5 图5所示的电路中，多匝线圈的电阻和电池的内阻均可忽略不计，两个电阻器的阻值都是R，电键S原来是断开的，电流I0=E/（2R）。
今闭合电键把一个电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，这自感电动势：()
A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小为零
B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0
C.有阻碍电流增大的作用，因此电流保持为I0不变
D有阻碍电流增大的作用，因此电流还是要增大到2I0
分析 闭合电键S将电阻R短路后，回路电流的增大使得穿过线圈的磁通量增大，于是就在线圈中产生了阻碍磁通量增大的自感电动势，其方向与电源电动势的方向相反，它与电源电动势叠加的结果可以在一段时间内起着抵偿一部分电源电动势的效果.当然，尽管这一自感电动势可以起到阻碍回路电流增大的作用，但因线圈L的直流电阻忽略不计，所以最终电路稳定以后，回路电流还是要增大到2I0，选D。
5 感应电流的磁场在阻碍磁通量的变化
例6 ab是一个可以绕垂直纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内方向看去，线框ab将：()
A.保持静止不动
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向
分析 变阻器的滑片P自左向右滑动使电阻增大，导致闭合回路中的电流减小，从而使穿过线框的磁通量减小，磁通量的变化方式为削弱型。此时无论电源的极性如何，线框都将绕转轴O沿顺时针方向转过一定角度，即以扩大正对面积的方式来阻碍磁通量的减小，选B。
例7 图7为一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应的作用，D将延迟一段时间才被释放。则：()
A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的效果
B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的效果
C.如果断开B线圈的电键S2，延时作用将不再存在
D.如果断开B线圈的电键S2，延时将变长
分析 在电键S1闭合､衔铁被电磁铁F吸下，C线路接通的正常条件下，如果突然断开电键S1，则穿过铁芯F的磁通量减小，在S2闭合的情况下，为阻碍磁通量的减小，线圈B中随即产生感应电流，使电磁铁F仍能维持吸引衔铁一段时间，但由于B回路中不存在电源，因而这种延时作用只能持续一小段时间，这就是延时开关的工作原理，B､C两选项为正确选项。
例8 现代汽车中的防抱死系统(ABS系统)中有一个自动控制刹车装置，其原理如图8所示：铁制齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁铁，M是一个电流检测器.当车轮带动齿轮转动时，线圈中会产生感应电流.这是由于齿靠近线圈时被磁化，使穿过线圈的磁通量增大；齿离开线圈时又使磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流，这一电流经电子装置放大后能够控制制动机构.当齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中，通过检流计M的感应电流方向：()
A.总是从右向左
B.总是从左向右
C.先从左向右，然后从右向左
D.先从右向左，然后从左向右
分析 在铁齿轮P的齿a从图示位置沿顺时针方向转过一小角度α/2 的过程中，从相对运动的角度出发，这相当于齿a背离螺线管的N极而去，此时，对穿过螺线管磁通量的变化起主要作用的齿a的极性为左N右S，使穿过螺线管的磁通量减小，根据右手定则及楞次定律中“增反减同”的原则可以确定，通过检流计M的电流方向从右向左。
在铁齿轮P继续转过第二个小角度α/2 时(与此同时下一个齿b将靠近螺线管的N极)，此时，对穿过螺线管磁通量变化起主要作用的齿b的极性为左N右S，使穿过螺线管的磁通量增大，于是，通过检流计M的电流方向从左向右，由此可知，D为正确的选项。
