在存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的閉合電路中,感應(yīng)電流具有一定的流向,那么感應(yīng)電流的方向是由什么因素來(lái)決定的呢?
一、感應(yīng)電流的方向
1、如圖所示:
當(dāng)磁鐵移近或插入線圈時(shí),線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相反(如圖甲、丙);當(dāng)磁鐵離開(kāi)線圈或從線圈中拔出時(shí),線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相同(如圖乙、。
2、推理與結(jié)論
當(dāng)磁鐵移近或插入線圈時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量增加,這時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相反,阻礙磁通量的增加;當(dāng)磁鐵離開(kāi)線圈或從中拔出時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量減少,這時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁鐵的磁場(chǎng)方向相同,阻礙磁通量減少.
在其他電磁感應(yīng)現(xiàn)象中也有相同的規(guī)律.
結(jié)論:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
二、楞次定律
1、楞次定律:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
(1)引起感應(yīng)電流的磁通量是指原磁通量.
(2)“阻礙”并不是“相反”,而是當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反;磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同.
感應(yīng)電流的磁場(chǎng)對(duì)原磁通量的變化所起的阻礙作用不能改變磁通量變化的趨勢(shì),僅起到一種延緩作用.
2、對(duì)楞次定律的理解
(1)從磁通量變化的角度來(lái)看:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙磁通量的變化.
(2)從導(dǎo)體和磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看:感應(yīng)電流所受的安培力總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng).
3、由楞次定律可以得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向.
(1)存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,在電源內(nèi)部的電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同.
(2)由楞次定律判斷出的感應(yīng)電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向.
三、應(yīng)用
1、鋁環(huán)實(shí)驗(yàn)
2、如圖所示,一輕質(zhì)閉合彈簧線圈用絕緣細(xì)線懸掛著,現(xiàn)將一根條形磁鐵的N極,垂直于彈簧線圈的平面靠近線圈,在此過(guò)程中,彈簧線圈將發(fā)生什么現(xiàn)象?
解法一:條形磁鐵的N極靠近線圈時(shí),向左穿過(guò)線圈的磁通量較大,根據(jù)楞次定律,線圈中出現(xiàn)的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向右,由安培定則可知線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍◤木圈的右側(cè)向左觀察),再由左手定則判斷線圈所受的安培力在徑向沿半徑指向線圈中心,在軸向向左.所以線圈將徑向收縮并向左擺動(dòng).
解法二:磁極接近線圈時(shí),線圈中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流將阻礙這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,線圈要向左擺動(dòng),同時(shí)線圈所圍面積的縮小將起著阻礙穿過(guò)它磁通量增大的作用,因此線圈徑向收縮.
四、擴(kuò)展知識(shí)——楞次
1804年2月24日誕生于愛(ài)沙尼亞.16歲以優(yōu)異成績(jī)考入家鄉(xiāng)的道帕特大學(xué).1828年被挑選為俄國(guó)圣彼得堡科學(xué)院的初級(jí)科學(xué)助理,1830年被選為圣彼得堡科學(xué)院通訊院士,1834年選為院士.曾長(zhǎng)期擔(dān)任圣彼得堡大學(xué)物理數(shù)學(xué)系主任,后來(lái)由教授會(huì)選為第一任校長(zhǎng).
楞次在物理學(xué)上的主要成就是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的楞次定律和電熱效應(yīng)的焦耳-楞次定律.1833年,楞次在圣彼得堡科學(xué)院宣讀了他的題為“關(guān)于用電動(dòng)力學(xué)方法決定感生電流方向”的論文,提出了楞次定律.亥姆霍茲證明楞次定律是電磁現(xiàn)象的能量守恒定律.
在電熱方面,1843年楞次在不知道焦耳發(fā)現(xiàn)電流熱作用定律(1841年)的情況下,獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這一定律.他用改善實(shí)驗(yàn)方法和改用酒精作傳熱介質(zhì),提高了實(shí)驗(yàn)的精度.
1831年,楞次基于感應(yīng)電流的瞬時(shí)和類沖擊效應(yīng),利用沖擊法對(duì)電磁現(xiàn)象進(jìn)行了定量研究,確定了線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于每匝線圈中電動(dòng)勢(shì)之和,而與所用導(dǎo)線的粗細(xì)和種類無(wú)關(guān).1838年,楞次還研究了電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換性,用楞次定律解釋了其轉(zhuǎn)換原理.1844年,楞次在研究任意個(gè)電動(dòng)勢(shì)和電阻的并聯(lián)時(shí),得出了分路電流的定律,比基爾霍夫發(fā)表更普遍的電路定律早了4年.
1865年寒假,楞次在意大利羅馬中風(fēng)去世.