【楞次定律】

当导线在磁场中运动时，或磁场在线圈中变化时，由导线上感应电流的磁效应所形成的另一磁场作用，在反抗导线或磁铁与原有磁场间的相对运动。即感应电流的方向为阻止磁场的变化方向，也就是感生电流的磁通总是力图阻碍引起感生电流的磁通变化，这就是“楞次定律”。应该注意， 楞次定律是判断感应电动势方向的定律，它是通过感应电流的方向来表述的。按照这个定律，感应电流必定采取这样一个方向，使得它所激发的磁通阻碍引起它的磁通变化。所谓阻碍一个磁通的变化是指：当磁遍增加时， 感应电流激发的磁通与原来磁通方向相反（阻碍它的增加）；当磁通减小时，感应电流的磁通与原来磁通方向相同（阻碍它的减小）。按照上述的情况可以确定被感生电流所激发的磁场的方向，在根据右手螺旋法则，可知线圈或螺线管中的感应电流的方向。楞次定律实际是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。为了理解这点，可从功和能的角度分析。比如，当磁铁插入线圈时，线圈出现感应电流。按照楞次定律，感应电流所激发的磁感应线的方向如图 3-34 中虚线所示。如果把这个线圈看作磁铁，其右端相当于 N 极，它正好与向左插入的 N 极相斥。为使磁铁匀速向左插入（强调匀速是使其动能不变，否则分析时还要考虑动能变化），必须借助于外力

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克服这个斥力做功。另一方面，感应电流流过线圈及电流计时必然要发热， 这个热量正是外力作功转化而来的。可见楞次定律符合能量守恒和转化这一普遍规律。设想感应电流的方向与楞次定律的结论相反，图 3-34 线圈的右端就相当于 S

■图 3—34

极，它与向左插入的磁铁左端的 N 极相吸，磁铁在这个吸引力的作用下将加速向左运动（无需其它向左的外力），线圈的感应电流越来越大，线圈与磁铁的吸力也就越来越强。如此下去，一方面磁铁的动能越来越大，另一方面是感生电流放出越来越多的焦耳热，而在这一过程中竟没有任何外力做功，这显然是违反能量守恒定律的。可见，能量守恒定律要求感应电动势的方向遵循楞次定律。再如，图 3-35 中 abcda 是一个闭合电路（简称线框），“×”表示外加恒定均匀磁场B的方向指向纸面里边、线框的磁 通Φ等于 B 与线框所围面积 S 的乘积。当可动边 ab 在外力作用下向右平移时，线框面积增加。由楞次定律可知感应电流 I 的方向为逆时针，如图中箭头所示。从功和能的角度分析。载有感应电流的导体段 ab 既然处在磁场之中，自然受到磁场的作用力（安培力）。应用左手定则这个力向左，因此它是 ab 段导线向右平移的阻力。为使 ab 边向右匀速平移，就要用外力克服这个阻力做功，正是这个功转化为感应电流放出的焦耳热。如果感应电流的方向与楞次定律的结论相反，ab 边所受的安培力不是阻力而是动

力，这显然也要导致违反能量守恒定律的结论。由此楞次定律也可以描述为：当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感应电流而受到的磁场力（安培力）必然阻碍此导体的运动。这可以称为楞次定律的第二种表述。楞次定律的两种表述有一个共同之点，就是感应电流的后果总与引起感应电流的原因对抗。在第一

■图 3—35

种表述中，“原因”指引起感应电流的磁通变化，“后果”指感应电流激发的磁通。在第二种表述中，“原因”指导体的运动，“后果”则指导体由于其中出现感应电流而受到的安培力。