二、在实验的基础上进行抽象概括
物理学是一门以实验为基础的科学。人类的物理知识来源于实践,特别是来源于科学实验的实践。高中物理的很多规律都是在实验的基础上抽象概括出来的。下面以楞次定律为例来进行说明。
-
先提出问题。在电磁感应的实验里,我们看到电流表的指针有时向某一方向偏转,有时向另一方向偏转,这表明在不同情况下的感生电流的方向是不同的。那么,怎样判断感生电流的方向呢?反映感生电流方向的规律又是怎样的呢?
-
介绍实验装置。原线圈带有铁心(和电池、开关串联成一个回路), 副线圈是空心的,它的内径略大于原线圈的外径(副线圈和电流表串联成另一个电路)。
-
演示实验(如有条件,学生可一起做实验)。
①先接通电源,给原线圈通电,然后把它插入副线圈中,停留一会儿再取出来。记下在原线圈插入和取出的过程中原线圈以及跟副线圈相连的电流表中的感生电流的方向,可得上图中的图(a)和图(b)。
②把原线圈套在副线圈中不动,观察并记下在给原线圈通电和断电的瞬间,副线圈中感生电流的方向,同样可得附图中图(a)和图(b)所示的情况。
- 在观察实验现象,记下实验结果的基础上进行分析,就可抽象概括出楞次定律。第一个实验,在通电的原线圈插入副线圈的过程中,第二个实验在开关接通的瞬间,都使穿过副线圈的磁场增强,这时从上图(a) 可看出,副线圈中感生电流的方向与原线圈中电流方向相反。这说明当穿过副线圈的磁场增强时,感生电流的磁场总是要阻碍原来磁场的增强。
继续分析图(b)就可得出:当穿过副线圈的磁场减弱时,感生电流的磁场总是要阻碍原来磁场的减弱。
综合上述结果便可抽象概括出:当穿过闭合线圈的磁场变化时,感生电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化(或改写成:感生电流的方向,总
是要使自己的磁场阻碍原来磁场的变化),这就是楞次定律。它是判定感生电流方向的普适规律。
