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楞次定律右手定则

时间:2022-04-29 15:46 浏览:24次 电工技术 楞次定律 右手

楞次定律右手定则

楞次定律是判定感生电动势(感应电流)方向的普遍定律。楞次定律判定的对象是闭合回路,适用于一切电磁感应现象。右手定则判定的对象是一段直导线,只适用于导线切割磁感线运动的情况,所以说右手定则是楞次定律的一种特殊情况。

1、楞次定律

  俄国物理学家楞次在总结了大量电磁感应实验结果的基础上,发现并提出了关于感应电流方向的规律:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律(Lenz law)。

  楞次定律还可以这样理解:当磁铁的N极移近导体线圈的上端时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是N极,因为同名磁极相互排斥,所以阻碍磁铁相对线圈向下的运动;而当磁铁的N极离开导体线圈时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端是S极,因为异名磁极相互吸引,所以阻碍磁铁相对线圈向上的运动。也就是说,感应电流的磁场总是要阻碍磁体和闭合导体间的相对运动。

  另外,从能量转化和守恒的角度来看,把磁体移近线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的排斥力做功,使外界其他形式的能量转化为电能;磁体离开线圈时,外力则要克服磁体和线圈之间的吸引力做功,也使外界其他形式的能量转化为电能。在这两种情况下,总能量是守恒的。

  如图(a)所示,矩形线框abcd的平面跟磁场垂直,设整个线框的等效电阻为R。当线框的ab边在da、cb两条平行边上向右滑动时,ab边中感应电流的方向怎样?如果把ab边看成一个电源,a、b两端哪一端相当于电源的正极?

解:

  已知原磁场的方向垂直于纸面向内[图(a)];当ab边向右滑动时,穿过闭合电路abcd的磁通量增加[图(b)];根据楞次定律可知,线框abcd中产生的感应电流的磁场要阻碍该闭合电路中磁通量的增加,因此在矩形线框内感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反,即垂直于纸面向外[图2-10(c)];运用安培定则可以判定,感应电流沿b→a→d→c方向流动时,才能激发出方向垂直于纸面向外的磁场,所以ab边中感应电流的方向应该是从b流向a。

  如果把ab边看成一个电源,由于电流从电源的正极流出、负极流入,所以a端相当于电源的正极。

  在产生电磁感应的各种情况下,都可以运用楞次定律来判断感应电流的方向,但整个过程比较复杂:必须首先明确闭合电路中原来磁场的方向;再查明穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少;然后根据楞次定律——感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化,从而判断出感应电流的磁场方向;最后运用安培定则,由感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向。

2、右手定则

  既然通过电磁感应可以获得电流,那么能产生电磁感应的装置就相当于电源。我们知道,电动势是表示电源特性的重要物理量,由于电动势的方向跟电流的方向是一致的,只要运用楞次定律判断出感应电流的方向,也就判断出了感应电动势的方向。

  若磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的,感应电流的方向、磁感线方向、导体运动方向三者之间有一个更便于记忆的简单关系:伸开右手,让拇指与其余四指在同一个平面内,使拇指与并拢的四指垂直;让磁感线垂直穿入手心,使拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向(图)。这就是右手定则(right-hand rule)。

  在上面的例题中,当导体以v向右滑动时,运用右手定则,可以马上判断出导体棒中感应电流的方向是由左流向右,与用楞次定律判断的结果完全相同。因此,右手定则可以看成是楞次定律在导体切割磁感线这种特殊情况下的应用。

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