实验 15．4

〔目的〕研究感应电流的磁场跟闭合电路中原磁场磁通量变化之间的关系。

〔器材〕带铁芯的原、副线圈，滑动变阻器(0～10Ω)，灵敏电流计， 电池组(6V)，电键，导线。

〔步骤〕

1. 按图 15-6 连接电路。

图 15-6

1. 确定灵敏电流计指针偏转方向跟通入灵敏电流计的感应电流方向的关系。

2. 确定原、副线圈中导线的绕向。

3. 在闭合电键时，观察灵敏电流计指针的偏转情况，确定副线圈 B

   中感应电流的方向。

4. 在断开电键时，观察灵敏电流计指针的偏转情况，确定副线圈 B

   中感应电流的方向。

5. 改变原线圈 A 中的电流方向，重复步骤 4、5。

6. 闭合电键，当用变阻器改变原线圈 A

   中电流大小时，观察灵敏电流计指针的偏转情况，并确定感应电流的方向。

〔记录〕在线圈上画出箭头表示电流方向，在线圈中心画“×”或“·” 表示磁感线方向，并填入下表空格中。

〔结论〕从实验可以得出，感应电流磁场遵循这样的规律：当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （相同、相反）， 可见感应电流的磁场起了阻碍原磁场增强的作用；当原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （相同、相反），可见感应电流的磁场起了阻碍原磁场减弱的作用。

俄国物理学家楞次分析了法拉第及其他学者的实验结果后，于 1833 年提出判定感应电流方向的定律：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律，它是电磁学中的一个重要定律。

[例题 15．1] 如图 15-7 所示，A、B 为两个套在同一铁芯上的线圈，

当电键 SA 闭合时，标出与线圈 B 相连的灵敏电流计中电流的方向。图 15-7

解 在线圈 A 和电路接通时，根据右手螺旋定则，可知线圈 A 产生的磁感线穿过线圈 B 中的方向是自上而下（图 15-8），使穿过线圈 B 的磁通量增加。根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍引起感应电流磁通量的增加，因此线圈 B 内感应电流的磁感线方向应与之相反，即自下向上穿过线圈 B，根据右手螺旋定则可判定线圈 B 中感应电流的方向如图 15-9 的线圈B 上所示，表明通过灵敏电流计的电流方向应是 D 到 C。

图 15-8

图 15-9

**［例题 15．2］**在图 15-10 中，当磁铁从线圈中拔出时，标出线圈中感应电流的方向。

图 15-10

解 磁铁放在线圈中，线圈中的原磁场方向自下而上；磁铁从线圈中拔出时，线圈中原磁场减弱，磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向应是自下而上，应用右手螺旋定则就知道线圈中感应电流的方向如图 15-11 中的箭头所示。

图 15-11

【讨论】

通过上述例题分析，归纳应用楞次定律判定感应电流方向的步骤。 利用实验 15．3 还可以发现，当闭合电路的一部分直导线在磁场中切

割磁感线时，所产生的感应电流的方向与磁感线的方向、直导线的运动方向都有关系。这三个量的方向相互垂直，只要知道了其中的两个量的方向， 第三个量的方向就可用右手定则来判定：伸开右手，让大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，使磁感线垂直穿入手掌，大拇指指向直导线的切割磁感线方向，那么其余四个手指所指的就是感应电流的方向（图 15-12）。

图 15-12

【练习】

图 15-13 中各图都是闭合电路的一部分直导线在磁场中切割磁感线的示意图。在图上标出感应电流的方向。

图 15-13

【讨论】

用右手定则判定感应电流方向与用楞次定律及右手螺旋定则判定感应电流方向的结果是否一致？

电磁感应现象也是符合能量守恒定律的。例如在图 15-14 中，当导体向右作匀速运动时，产生由 A 到 B 的感应电流，这时导体将受到安培力 F 的作用。根据左手定则可以知道，安培力的方向是跟导体的运动方向相反的，因此必须有和安培力大小相等、方向相反的外力对导体做功才能维持导体运动。在这个过程中机械能转化为电能。

图 15-14