探究“感應(yīng)電流方向的判斷方法”

周瑤 鄒容

楞次定律是解決所有感應(yīng)電流方向問題最基本的方法。但是，在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生感到運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向存在困難。學(xué)生覺得運(yùn)用楞次定律過程比較復(fù)雜繁瑣，不易操作。為了讓學(xué)生更容易掌握感應(yīng)電流方向的判斷，我和學(xué)生先根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，再反過來總結(jié)出一些更易于操作的經(jīng)驗(yàn)。

（1）運(yùn)動中的導(dǎo)線在做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動方向、磁場方向和感應(yīng)電流的方向符合右手定則。

兩平行導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場中，金屬棒垂直于導(dǎo)軌和磁場做切割磁感線運(yùn)動，則金屬棒中的感應(yīng)電流方向可以運(yùn)用“右手定則”判定，這種情形比較簡單，這里不再贅述。

（2）磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈（線框）時(shí)，線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁極與磁鐵的磁極之間存在“近斥離吸”的特點(diǎn)。

鋁環(huán)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)磁鐵靠近閉合鋁環(huán)時(shí)，原本不動的鋁環(huán)會和磁鐵同向運(yùn)動，即在此過程中的鋁環(huán)與磁鐵產(chǎn)生了排斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí)，原本不動的鋁環(huán)也會和磁鐵同向運(yùn)動，即在此過程中的鋁環(huán)與磁鐵產(chǎn)生了吸引，根據(jù)“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”，就可以知道鋁環(huán)的磁極，再根據(jù)右手螺旋法則，進(jìn)而可以知道鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向。即，當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈（線框）時(shí)，線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁極與磁鐵的磁極之間存在“近斥離吸”的特點(diǎn)。

（3）對于同軸的螺線管之間，感應(yīng)電流的方向與原電流的方向之間存在“增反減同”的特點(diǎn)。

如圖1，線圈M和N繞在同一個(gè)鐵芯上，閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后將滑片P向右滑動，則M中的電流方向由a到b且不斷增大，N中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由d到c。即N中的感應(yīng)電流方向與M中的原電流方向相反；當(dāng)滑片P向左滑動時(shí)，則M中的電流方向由a到b且不斷減小，N中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由c到d。即N中的感應(yīng)電流方向與M中的原電流方向相同；即可總結(jié)出：當(dāng)M中的電流發(fā)生變化時(shí)，N中感應(yīng)電流的方向與M中原電流的方向之間存在“增反減同”的關(guān)系。其中，開關(guān)閉合表示M中的電流增大，開關(guān)斷開表示M中的電流減小。

（4）閉合線框在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中平移時(shí)，線框中的感應(yīng)電流的方向與通電直導(dǎo)線中的電流方向之間存在“近斥離吸，近邊為準(zhǔn)”的特點(diǎn)。

如圖2，通電導(dǎo)線I和線框ABCD處在同一豎直平面內(nèi)，導(dǎo)線中的電流方向如圖2。當(dāng)線框ABCD向右遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線I時(shí)，線框ABCD中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳DCBA。我們注意到：AB邊所在處的磁場要比CD邊所在處的磁場強(qiáng)，AB邊中的感應(yīng)電流受到的安培力向左且大，CD邊中的感應(yīng)電流受到的安培力向右且小，線框ABCD所受合力方向向左，與線框的運(yùn)動方向相反；當(dāng)線框ABCD向左靠近通電直導(dǎo)線I時(shí)，線框ABCD所受合力方向向右，也與線框的運(yùn)動方向相反。這樣就可以得出“來拒去留，近邊為準(zhǔn)”的結(jié)論。反過來，我們再用這個(gè)結(jié)論去判斷感應(yīng)電流的方向就比較簡單了。

（5）閉合線框在多個(gè)不同磁場區(qū)域內(nèi)平移時(shí)，線框中的感應(yīng)電流的方向可根據(jù)Ф-t圖來判斷。

如圖3，兩根通電直導(dǎo)線平行放置，其中電流I1、I2方向相同，強(qiáng)度相等，線框ABCD與兩直導(dǎo)線共面，從I1的左邊勻速移動到I2的右邊的過程中，當(dāng)線框的BD處在I1的左邊時(shí)，根據(jù)“近斥離吸，近邊為準(zhǔn)”，線框中的感應(yīng)電流方向是“ABDCA”，接著畫出磁場分布圖，再以當(dāng)線框的BD處在I1的左邊時(shí)的磁通量為正，畫出Ф—t圖，最后可知Ф—t圖的斜率為正時(shí)，感應(yīng)電流方向是“ABDCA”，那么Ф—t圖斜率為負(fù)時(shí)，感應(yīng)電流方向是“ACDBA”。

綜上所述，感應(yīng)電流的方向判斷并不難掌握，關(guān)鍵是要在學(xué)習(xí)的過程中多思考、多總結(jié)，找出其中共性的知識，成為自己的經(jīng)驗(yàn)，這樣既能加深對所學(xué)知識的理解，又能提升自己的解題能力。

編輯 薄躍華