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5.楞次定律的四个步骤是如何来的?
楞次定律是感应电流方向所遵循的物理规律,它的内容是:
感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
要用楞次定律判断感应电流的方向,需要遵循如下步骤:
第一步,明确原磁场(磁通量)的方向;
第二步,确定穿过闭合电路的磁通量是增加还是减小;
第三步,根据楞次定律判断感应电流的磁场方向;
第四步,利用右手螺旋法则确定感应电流的方向。
为什么要用上述四个步骤来进行判断呢?这样的四个步骤是如何得来的?这个问题从某种意义上说,比上述的四个步骤还重要。因为学生走上社会之后,很少有机会运用楞次定律来分析问题,但从一个现象或者规律中获得一种分析问题的方法,可能是每个人经常会遇到的。我采用了下述方法来引导学生体会:
1)图解电磁感应现象的产生过程
在一个给定的闭合电路中产生电磁感应现象,其基本的过程如下:
闭合电路中磁通量发生变化的时候,一定产生电磁感应现象,其呈现形式就是感应电流。感应电流将在其周围激发感应磁场,这个感应磁场对原来闭合电路中磁通量的变化其障碍作用。
2)利用逆向思维,确定判断步骤
从图示可以看出,对于给定的线圈,要确定感应电流的方向,需要知道感应电流的磁场方向,因为感应电流与其磁场方向之间的关系遵循右手螺旋法则;要知道感应磁场的方向,需要知道原磁通量是如何变化的,因为感应磁场总是阻碍原磁通量的变化;而原磁通量的变化怎样才算清楚呢?显然包括两个要素:第一是原磁通量(磁场)的方向,第二是原磁通量是增加还是减小。
将上述分析过程逆向反推,就可以得到判断感应电流方向的四个步骤。从上述的图示也可以看出,这四个步骤也是电磁感应现象的逆过程。
3)知识类比
在前面的学习中,有没有遇到过类似的问题呢?
高一学习摩擦力的概念时,有关摩擦力的方向是这样定义的:
摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
面对一个具体的问题,如何确定摩擦力的方向呢?也需要四个步骤:
第一步,明确相互接触的两个物体A、B以及接触面;
第二步,若分析物体A的摩擦力方向,选B为参照物;
第三步,判断A相对B的运动或运动趋势;
第四步,利用“总相反”确定A受到的摩擦力方向。
看来,有关“总阻碍”、“总相反”之类的判断问题,是有一定的内在分析规律的,把握一类问题的分析方法,可以使知识变得更简捷,更有价值,学习的效率也有了提高的可能性了。