判定感應(yīng)電流方向的三步曲

在教學(xué)實(shí)踐中對如何判斷感應(yīng)電流的方向我總結(jié)了如下的方法，稱為判定感應(yīng)電流方向的“三步曲”。首先要清楚在判斷感應(yīng)電流方向的過程中涉及兩個磁場，一個是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，另一個是產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場。其次要明白閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量要發(fā)生變化。另外還要清楚楞次定律所說的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。判斷感應(yīng)電流方向的關(guān)鍵是要抓住感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。

判斷的方法如下：第一步，要確定產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化。第二步，利用楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。第三步，倒用安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向。下面通過幾個實(shí)例說明判定感應(yīng)電流方向的“三步曲”的具體應(yīng)用。

【例1】 如圖1所示，U形框置于垂直向里的磁場中，當(dāng)金屬桿AB緊貼著固定的金屬軌道向右運(yùn)動，則閉合電路ABCD中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何？

分析：首先，第一步，確定原磁場磁通量的變化情況。AB棒向右運(yùn)動，則穿過閉合回路中的磁通量在增加。第二步，利用楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻止原磁場磁通量的增加，即要抵消原磁場磁通量的增加，所以感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，由此判斷出了感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。第三步，要倒用安培定則，即要先根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向推出感應(yīng)電流的方向。讓四指握住線段AD或線段DC或線段CB，讓四指環(huán)繞的方向在線框內(nèi)指向感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向外，此時(shí)大拇指的指向就是線框中的電流方向。特別強(qiáng)調(diào)，安培定則在通常情況下我們是先握住導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，此時(shí)四指環(huán)繞的方向就是電流產(chǎn)生的磁場方向。

【例2】 如圖2所示，圓形單匝線圈中有一方向垂直線圈向內(nèi)變化的磁場，下列說法正確的是（ ）。

A.磁場逐漸增強(qiáng)時(shí)，線圈中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流

B.磁場逐漸增強(qiáng)時(shí)，線圈中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流

C.磁場逐漸減弱時(shí)，線圈中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流

D.磁場逐漸減弱時(shí)，線圈中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流

分析：第一步，當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，磁通量增加。第二步，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁通量增加，所以感應(yīng)電流的磁場方向向外。第三步，同樣倒用安培定則，可判斷出感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針。同理，當(dāng)磁場減弱時(shí)，用同樣的方法判斷出感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針。所以正確答案選BC。

【例3】 在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖3所示，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖4變化時(shí)，圖5中正確表示線圈中感應(yīng)電動勢E變化的是( )。

分析：由于感應(yīng)電流是由感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的，所以感應(yīng)電流的方向就是感應(yīng)電動勢的方向。第一步，由0～1秒，磁場增強(qiáng)，磁通量增加，1～3秒磁場不變，磁通量也不變，3～5秒磁場減小，磁通量減小。第二步，根據(jù)楞次定律，可以判斷出在0～1秒感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，1～3秒無感應(yīng)電流，3～5秒感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上。利用法拉第電磁感應(yīng)定律再進(jìn)一步分析可知，0～1秒磁通量的變化快，1～3秒磁通量無變化，3～5秒磁通量變化慢。所以0～1秒的感應(yīng)電動勢大，3～5秒的感應(yīng)電動勢小。第三步，倒用安培定則，判斷出0～1秒感應(yīng)電動勢的方向?yàn)檎较颉Ｍ砜膳袛喑?～5秒感應(yīng)電動勢的方向?yàn)樨?fù)方向。由此我們確定出正確的答案是A。

通過以上的分析我們感到在課堂教學(xué)中讓學(xué)生準(zhǔn)確理解楞次定律的物理概念，明確感應(yīng)電流的方向與楞次定律的關(guān)系，用這“三部曲”就可以使學(xué)生正確地判斷出感應(yīng)電流的方向。