楞次定律的教學探究

　　摘 要：楞次定律是電磁感應的一條重要定律，其內(nèi)容為“感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通的變化”。正確理解運用楞次定律是中職物理中重點和難點之一。該定律內(nèi)容不長，其意義很深，要熟練應用定律，就必須加深對定律的理解和掌握。
　　關鍵詞：楞次定律；教學研究；理解
　　“楞次定律”是中職物理電磁學部分的重要內(nèi)容，該定律很難理解。因它涉及的物理量較多，關系復雜，具有一定的抽象性和概括性，內(nèi)容表述也很難理解，其內(nèi)容為“感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通的變化。”正確理解運用楞次定律是中職物理中重點和難點之一，也為中職單招的專業(yè)理論課《電工基礎》打下堅實的基礎。該定律內(nèi)容不長，其意義很深，要熟練應用定律，就必須加深對定律的理解。定律涉及兩個磁場、三個方向，兩個磁場是原磁場和感應電流的磁場；三個方向是原磁場方向、感應電流的磁場方向及感應電流的方向。為了使學生正確理解和掌握定律實質(zhì)，我在教學中采用以下方法講述楞次定律的內(nèi)容。
　　一、化整為零，理解定律的實質(zhì)
　　首先，將定律分解成幾條，使學生正確理解定律的實質(zhì)：①楞次定律應用與閉合回路（線圈）中。②包含兩個磁場，感應電流的磁場和原磁場。③原磁場變化趨勢，是增大還是減小。④“阻礙”是核心，“感應電流的磁場方向總是阻礙原磁場的變化，即原磁場增大，感應電流磁場將阻礙增大，即方向相反；原磁場減小，感應電流阻礙減小，即方向相同。（觀察實驗：條形磁鐵插入或拔出線圈。當磁鐵插入線圈時，磁鐵的磁極和線圈的磁極是同名相對，還是異名相對？當磁鐵從線圈中拔出時，磁鐵的磁極和線圈的磁極是同名相對，還是異名相對？根據(jù)實驗的內(nèi)容填寫表格（表格略），然后學生討論總結(jié)。總之，感應電流總是阻礙導體和感應電流磁場的相對運動，“你來我躲，你走我跟”，同時說明了楞次定律和能量守恒定律的一致性。⑤再根據(jù)感應電流的磁場方向，由右手定則判斷出感應電流方向。
　　所以，整個判斷過程可概括為：原磁場的變化情況→（楞次定律）感應電流的磁場方向→（右手定則）感應電流的方向。然后，由例題使學生加深對定律理解及應用。
　　例1：在馬蹄形磁體中，放一水平軸旋轉(zhuǎn)的矩形線圈，當蹄形磁體繞水平軸逆時針轉(zhuǎn)動時，線圈的轉(zhuǎn)動如何？矩形線圈中電流方向如何？
　　分析：磁體上面是N，下面是S，矩形線圈閉合，適用于楞次定律的分析。①當蹄形磁場逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過矩形線圈的原磁場將增大。②在矩形線圈中產(chǎn)生感應電流的磁場。③由楞次定律，感應電流的磁場將阻礙原磁場增加，即方向相反。④由右手定則判斷，矩形線圈的感應電流的方向為A→B→C→D。⑤感應電流的磁場與原磁場方向相反，由于異極相吸作用，矩形線圈隨蹄形磁體逆時針轉(zhuǎn)動。
　　例2：用細線懸著閉合的鋁圓環(huán)，當把條形磁鐵插入圓環(huán)，圓環(huán)將發(fā)生怎樣的運動？如把條形磁鐵拔出時，圓環(huán)又將發(fā)生怎樣的運動？
　　解：當條形磁鐵無論哪一極插入圓環(huán)或拔出時將引起圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化，因而在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感生電流；有電流的圓環(huán)要受到條形磁鐵的磁場力作用，將發(fā)生運動狀態(tài)的改變。①假設靠近圓環(huán)磁極為N極，當磁鐵插向圓環(huán)時，圓環(huán)內(nèi)的磁通量增加；圓環(huán)感應電流的磁場方向與磁鐵的N極的方向相反，所以可判定圓環(huán)右面磁極為N極，根據(jù)同名磁極相互排斥，得出：圓環(huán)將向左加速運動。若條形磁鐵拔出時，圓環(huán)內(nèi)的磁通量減少，圓環(huán)感應電流的磁場方向與磁鐵的N極的方向相同，所以圓環(huán)右面磁極為S極，根據(jù)異名磁極相互吸引，得出：圓環(huán)將向右加速運動。②若條形磁鐵靠近圓環(huán)的一端為S極時，同理分析，仍可得出結(jié)論：磁鐵插向圓環(huán)，圓環(huán)向左運動；磁鐵抽出UbvlJqb05vIazju3epWgDKWXwMraapldO/ZqES/W1LA=時，圓環(huán)向右運動。這進一步說明“你來我躲，你走我跟”。
　　通過對此題分析，發(fā)現(xiàn)：一是學生若能學會正確運用定律，就能提高分析和解決問題的能力；二是在沒有切割磁感線的運動問題中，楞次定律更能顯示獨特的作用，如電感、互感、電動機、變壓器以及功能轉(zhuǎn)換，楞次定律在其中起著畫龍點睛的作用。
　　二、舉一反三，掌握定律的含義
　　因楞次定律是電磁感應中最重要的一個內(nèi)容，要使學生深刻掌握定律的含義，避繁就簡，靈活應用，提高判斷解決問題的準確性，就要深刻領會定律核心。
　　閉合電路磁通量的變化是產(chǎn)生感應電流的原因，而感應電流的磁場是感應電流存在的結(jié)果。因此，要理解楞次定律的含義及磁通量的變化，包含外磁場的變化、通過導體電流的變化、線圈面積的變化、磁場和導體的相對位置的變化等等，這都能成為引起感應電流的原因。“阻礙”是定律的核心。包括：①阻礙原磁通的變化。即穿過閉合回路的磁通量增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙磁通增加。當穿過閉合回路的磁通量減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，阻礙磁通減少。可歸納為：“增反減同”。②阻礙閉合導體和磁場間的相對運動。當閉合導體和磁場靠近時，它們之間的表現(xiàn)為排斥，當閉合導體和磁場遠離時，它們之間表現(xiàn)為吸引，可歸納為：“來拒去留”。③阻礙線圈中原電流的變化。當電路電流減少時，線圈感應電流方向和原電流方向相同，阻礙原電流減少，反之在電路電流增加時，線圈感應電流方向和原電流方向相反，阻礙原電流增大，也可歸納為：“增反減同”。
　　例1中，蹄形磁體逆時針轉(zhuǎn)動時，可用第①條結(jié)論，穿過矩形線圈的磁通量增加，根據(jù)“增反減同”判斷出感應電流的磁場與原磁場方向相反而互相吸引，所以蹄形磁體將帶著矩形線圈逆時針轉(zhuǎn)動。同時也可以用②進行分析，在蹄形磁體旋轉(zhuǎn)時，矩形線圈將阻礙蹄形磁體轉(zhuǎn)動，由“來拒去留”根據(jù)作用力與反作用力特點，矩形線圈隨蹄形磁體而逆時針轉(zhuǎn)動。
　　由此可見，認真鉆研教材內(nèi)容，把握定律內(nèi)涵，掌握教學中的靈活性，使學生在學習知識的過程中，做到正確理解應用基本理論和技能，以開拓學生思維和解決實際問題的能力，對培養(yǎng)創(chuàng)造性人才具有獨特的作用。
　　參考文獻：
　　[1]周紹敏.電工基礎[M].北京：高等教育出版社，2005.
　　（徐州市賈汪中等專業(yè)學