电磁感应中的“一，二，三，四”_电流的磁场论文

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“电磁感应”是中学《物理》教材中重要的一章，这部分内容涉及的定则多，规律难，方法活，习题综合性强，学生学习这部分知识感到难度大，很多问题容易混淆。下面笔者从有关电磁感应现象的概念、规律、定则、方法等方面进行梳理，以达到澄清概念，区分定则，总结方法的目的。

一、一个概念

磁通量是电磁学中的一个重要概念，是学习电磁感应的前提与基础，按磁通量的定义，穿过某一面积的磁通量大小只与穿过该面积的磁感线条数有关，计算公式是φ=BS，该公式只适用于匀强磁场中，且面积S指完全处在垂直磁感应强度的磁场中的有效面积。磁通量是标量，但有正、负之分。例如在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直的线圈，面积为S，当它翻转180°的过程中，磁通量的变化量△φ=BS-(-BS)=2BS。若穿过某一面积的磁感线同时有进有出，则穿过该面积的磁通量，且穿过某一线圈截面的磁通量与线圈匝数无关。

二、二个定律

1.法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律用于计算感应电动势的大小，公式E=n的研究对象是一个回路，求得的是△t时间内回路的平均电动势。对于导体切割磁感线产生感应电动势可用法拉第电磁感应定律的特殊形式E=Blv计算，该公式的适用条件是匀强磁场，且B、l、v互相垂直，它的研究对象是在磁场中运动的一段导体，式中的v若以平均速度代入，则求得的是平均电动势，若以瞬时速度代入，则求得的为瞬时电动势。在具体计算中，可以利用公式E=n求平均电动势，利用公式E=Blv求瞬时电动势。

图1

2.楞次定律

楞次定律是用来判断感应电流方向的定律，它的内容可概括为“增反减同”，对由相对运动引起的感应电流还可以概括为“来拒去留”。例如，如图1所示，磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反即向上，用“来拒去留”可判断出当磁铁靠近线圈时，线圈中的感应电流产生的磁场对磁铁应该有斥力作用，故线圈中感应电流的磁场方向向上，从而可判断出感应电流的方向（从上往下看）为逆时针方向。

三、三个定则

1.安培定则

安培定则是用来判定电流和电流的磁场方向之间关系的定则，但值得注意的是对直线电流，右手伸直的大拇指指向电流的方向，弯曲的四指所指的是电流周围的磁感线的环绕方向；对于环形电流，右手弯曲的四指指向电流方向，大拇指所指的是环形电流中心轴线的磁场方向。安培定则用的是右手，但不叫右手定则。若已知电流方向和电流的磁场方向中的一个，可用安培定则确定另一个量的方向。

2.左手定则

左手定则的内容是：伸开左手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。由左手定则可知，安培力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于电流I的方向，但B和I的方向不一定垂直。在电流I、磁感应强度B、电流所受安培力F这三个量中，若已知其中两个量的方向，要判断另一个量的可能方向，必须用左手定则。

3.右手定则

右手定则的内容是：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，使大拇指指向导体相对磁场运动的方向，其余四指所指的方向就是运动导体中的感应电流的方向。右手定则主要用来判断切割磁感线的那部分导体中的感应电流方向，但也可用来判断导体的运动方向和磁场的方向。在感应电流I、导体的运动速度v、磁感应强度B这三个物理量中，若已知其中两个物理量的方向，可用右手则判断另一个物理量的方向。右手定则可看做是楞次定律的特殊情况，对于闭合电路的一部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况，用右手定则判断感应电流的方向比用楞次定律简便。

总之，三个定则都可判断电流方向和磁场方向，但适用的情况不同，安培定则适用于“因电生磁”的情况，右手定则适用于“因电生动”的情况，右手定则适用于“因动生电”的情况。

四、四种方法

电磁感应类的习题综合性强，涉及内容广，难度大，方法多，概括起来主要有以下四种方法。

1.牛顿运动定律结合运动学公式

图2

例1 如图2所示，一对平行光滑轨道旋转在水平面上，两轨道间距l=0.2m，电阻R=1Ω，有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之从静止开始做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图3所示，求杆的质量m和加速度a。

图3

解析导体杆做匀加速直线运动，速度v不断增大，导体杆上的感应电动势和回路中的感受应电流也不断增大，导体杆所受安培力=BIl也不断增大，拉力F也不断增大，设导体杆经时间t速度为v，则

v=ac，①

根据牛顿第二定律，得

F-BIl=ma，

②

又由图象可知t=0时，F=1N，代和③式得

m=0.1kg。

2.动量定理结合牛顿运动定律

例2 如图4所示，两根平行金属导轨固定在同一水平央上，磁感应强度为B=0.05T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨电阻不计，轨道间的距离为L=0.20m，两根技师均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在足够长的金属导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻均为R=0.50Ω，在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行，大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动，经t=5.0s，金属杆甲的加速度为，则（）