上一節,我們認識了感生電動勢大小的影響因素和增強方法;接着要瞭解的,就是電動勢正負的取向,亦即感生電流於閉路中的方向。本課餘下部分會介紹兩種用來決定感生電流方向的方法,第一種方法乃運用楞次定律 (Lenz's law)。
考慮上一節的實驗 2(即)。當磁鐵被推入或拉出線圈時,便有感生電流產生。針對本情境,欲藉楞次定律找出感生電流方向,思路的流程如下:
換言之,在ii 和iv:
這表明當磁鐵移向線圈(ii)或移離線圈(iv)時,為反抗通過線圈的外磁場所起變化,於線圈上會激發出一個感應磁場。
找出了線圈上的磁極後,電流在線圈流動的方向可藉右手握拳定則來決定。
【小結】在剛才例子,當磁鐵趨近或遠離線圈時,線圈就會被誘發一股感生電流、再於電路中以熱形式散失,過程中必須分別克服排斥力和吸引力。換言之,磁鐵移向/移離線圈時必須有外力對磁鐵作功,正是這個機械功轉化為感生電流再釋放熱,所以楞次定律也是能量守恆的體現。楞次定律的內容可總結為:
楞次定律:感生電流方向,總是使得其 激發效應 與 來源變化 相抗衡。
在本例子,"激發效應" 就是線圈上因抗衡而激發的磁場;"來源變化" 則指來自磁鐵的磁場於通過線圈的變化,亦可理解為引起磁場變化的相對運動。
楞次定律也可應用於第一節裡的實驗 1,來理解感生電流的方向:
【導線向上移】在,連接電流計的導線於磁鐵間正向上移,切過固定、方向呈水平的勻磁場。根據楞次定律,感生電流會使得其激發效應要抗衡來源變化。因為外力把導線推向上(來源變化),便產生一個指向下的磁力(激發效應)抗衡。由磁力和磁場的方向,根據弗林明左手定則,可找出電流的方向如中示。
【導線向下移】在,連接電流計的導線於磁鐵間正向下移,切過固定、方向呈水平的勻磁場。根據楞次定律,感生電流會使得其激發效應要抗衡來源變化。因為外力把導線推向下(來源變化),便產生一個指向上的磁力(激發效應)抗衡。由磁力和磁場的方向,根據弗林明左手定則,可找出電流的方向如中示。