当前课程知识点:大学物理——电磁学 > 第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组 > 4.1 法拉第电磁感应定律 > 4.1.3 楞次定律
最后我们再来看看楞次定律
前面我们已经提到了
利用楞次定律
可以非常方便的判断
导体回路中产生的
感生电流产生的感应电流的方向
那么
它也和法拉第电磁感应定律中的负号
是一致的
那么楞次定律
有几种不同的表述
比如说这里的通量表述和力表述
首先我们来看通量表述
闭合回路中感应电流的方向
总是使它所激发的磁场
因为回路中产生感应电流
感应电流同样要激发磁场
它激发的磁场一定要
阻止引起感应电流的
磁通量的变化
因为
感应电流是由于
磁场通量变化引起的
因此感应电流
产生的磁场一定要
阻止这个通量的变化
那么我们以下面两个例子
为例来说明这个情况
首先我们看这个装置图
线圈和电流表
一个磁铁往下运动
当然
穿过线圈的磁场磁通量发生了变化
回路中会出现
感应电动势感应电流
电流表会指示出电流的方向
那么
磁铁向下运动
我们知道磁铁向下运动
磁铁产生的磁场
是向上的
这里实线代表
磁铁产生的磁场的磁感线
所以它向下运动的过程中我们可以看到
穿过线圈回路的磁场在变强
因此穿过线圈向上的磁通量在变大
磁通量在变化
那么它变大
它当然会产生感生电流
感生电流也会产生磁场
感生电流产生的磁场
就要阻碍向上磁通量的变大
所以感生电流的磁场
应该是往下的
我们马上可以判断出
感生电流产生的磁场方向向下
它阻止向上通量的变大
那么由右手螺旋我们可以很容易判断
抓一下这个线圈
因此它的磁场方向往下
所以电流的方向
是这个方向
这个方向就是
在图中标出来就是顺时针方向的电流
因此感生电流就是这个方向
我们通过
通量表述
判断了感生电流的方向
那么同样再看一下这种情形
磁铁不是往下了是往上了
当然它往上的过程中
线圈所处区域的磁场
向上的磁场
会变小
当然磁通量也会变小
那么感应电流产生的磁场
就要阻止向上磁通量的变小
因此
感应电流磁场也是往上的
因为感应电流磁场往上
我们用右手螺旋抓一下线圈
感应电流的方向
我们就可以判断出来
它是沿着逆时针方向的
这就是如何利用通量表述来判断
回路中产生的感应电流的方向
当然
我们还有另外一种表述
力表述
这适合于导体
在磁场中运动
而产生的电磁感应现象
当运动导体
上的感应电流受到
那么运动导体上
会出现感应电流
感应电流会受到安培力
那么这个安培力
总是反抗
导体的运动
或者说总是阻碍导体的运动
也就是说
如果导体运动
产生了
感应电流
那么感应电流在磁场中
同样会受到安培力
如果导体是因为向右运动
而产生的
感应电流
那么感应电流受到的安培力
就一定是往左的
一定是阻碍它运动的
这个就是力表述
总结起来
楞次定律还可以表述成
感应电流的效果总是反抗它的原因
无论是从通量表述
或者从力表述
都可以
得到验证
就是说如果磁通量变化引起的
那么感应电流的磁场就要
阻止通量的变化
如果通量是变大的
它就要阻止它变大
如果通量是变小的它就要
阻止它变小
所以总是反抗引起它的原因
如果
感应电流是因为导体运动
引起的
那么如果导体往左运动
那么感应电流就要受到一个安培力
它就是往右的
如果导体是往右运动
产生的感应电流
那感应电流受到的安培力就一定是
往左的
所以说我们说感应电流的效果
总是反抗引起它的原因
另外
我们还可以看到
楞次定律的实质
楞次定律的实质就是产生感应电流的过程
必须遵守
能量守恒定律
那么这个我们可以
以力表述来
想一下来判断一下如果
回路中的感应电流
是由于导体运动产生的
我们知道如果导体是往左运动的
往左运动的它受到的力就是往右的
总是阻碍它的运动的
感应电流
所受到的安培力往右的
这样如果没有其他外力的作用下
这个导体
运动的过程中
它就会越运动越慢
那么也就是说
它运动的动能变成了回路中
感应电流对应的电能
因此
它是符合能量守恒定律的
那么反过来想如果
感应电流受到的安培力和运动方向
如果要是一致的话
会出现什么样的情况
那这个运动的导体就会越运动越快
越运动越快那产生的
感应电流越来越大
受到的安培力也越来越大
就会出现
就是说一个微小的速度变化就引起
巨大的速度增量的情况
而且不需要任何外力的作用
那这就违背了
能量守恒
如果这样的话
永动机我们就可以做成
就可以实现
那事实上永动机是不能实现的
所以说
这个楞次定律
实质上是反映了能量守恒定律
另外
楞次定律说明了
法拉第电磁感应定律中的负号
因为那个负号也是判断
感应电流的方向的
前面我们已经看见了
即
确定了感应电动势的方向
但要
计算感应电动势的大小
还必须用
法拉第电磁感应定律
要定量计算电动势有多大
我们还必须使用
利用法拉第电磁感应定律
-大学物理绪论
--大学物理绪论
-电磁学引言
--电磁学引言
-1.1 库仑定律
-1.1 库仑定律
-1.2 电场 电场强度
--1.2.1 电场
-1.2 电场 电场强度——小测验
-1.3 电场强度的计算(1)
-1.3 电场强度的计算(1)——小测验
-第一章 静电场--WEEK1 作业
-1.3 电场强度的计算(2)
-1.3 电场强度的计算(2)——小测验
-1.4 电场线 电通量
-1.4 电场线 电通量——小测验
-1.5 静电场的高斯定理
-1.5 静电场的高斯定理——小测验
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验
-第一章 静电场--WEEK2 作业
-1.7 静电场的环路定理 电势
--1.7.3 电势
-1.7 静电场的环路定理 电势——小测验
-1.8 场强积分法求电势
-1.8 场强积分法求电势——小测验
-1.9 电势叠加原理及电势的计算
-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验
-1.10 等势面 电势梯度
-1.10 等势面 电势梯度——小测验
-1.11 静电场中的电偶极子
-1.11 静电场中的电偶极子——小测验
-第一章 静电场-- WEEK3 作业
-2.1 导体的静电平衡条件
-2.1 导体的静电平衡条件——小测验
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验
-2.3 静电屏蔽
-2.3 静电屏蔽——小测验
-2.4 有导体存在时静电场量的计算
-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业
-2.5 静电场中的电介质
-2.5 静电场中的电介质——小测验
-2.6 有电介质时的高斯定理
-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验
-2.7 电容 电容器
-2.7 电容 电容器——小测验
-2.8 静电场的能量
-2.8 静电场的能量——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业
-3.1 稳恒电流
-3.1 稳恒电流——小测验
-3.2 磁场 磁感应强度
--3.2.3磁感线
-3.3 毕奥—萨伐尔定律
-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK6 作业
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验
-3.5 磁场对载流导线的作用
--3.5.1安培力
--3.5.5电磁炮
--3.5.6磁矩
--3.5.7磁力矩
-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验
-3.6 磁场对运动电荷的作用
-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK7 作业
-3.7 磁场中的磁介质
-4.1 法拉第电磁感应定律
-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验
-4.2 动生电动势
-4.2 动生电动势——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK8 作业
-4.3 感生电动势及感生电场
-4.3 感生电动势及感生电场——小测验
-4.4 感生电动势例题
-4.4 感生电动势例题——小测验
-4.5 涡电流及电磁阻尼
-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验
-4.6 互感与自感
-4.6 互感与自感——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK9 作业
-4.7 磁场的能量和能量密度
-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK10 作业