范文一:勒夏特列原理、楞次定律感悟
勒夏特列原理、楞次定律感悟
勒夏特列原理其内容为:化学平衡是动态平衡,如果改变影响平衡的一个因素,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,以抗衡该改变;楞次定律的表述可归结为:“感应电流的效果总是反抗引起它的原因。” 我们知道楞次定律、勒夏特列原理是自然界本身固有的规律——总是要想维持原来固有的状态。即当固有状态由于某种“力量”改变时,必然产生一种“反力量”阻止原有状态的变化。
众所周知,自然界中曲线运动是由引力引起的,那么曲线运动能否产生斥力阻止曲线运动的形成呢,答案是肯定的。
曲线运动产生斥力这一观点,已被美国物理学会2012年4月会议录用,链接地址:。三、四月会议是美国物理学会最重要的两次会议。曲线运动产生斥力的自然现象:用一条细绳使小球在竖直平面内作圆周运动,小球运动到最高点时,应该说没有受到向上的力,为什么还能向上拉紧细绳呢,是曲线运动产生斥力。运动汽车在经过拱桥的最高点时,汽车对拱桥最高点的压力一定小于汽车的重力,也是由于曲线运动产生斥力克服重力的结果。当然这些现象也可以用现在的理论解释——提供向心力,这中解释很勉强,使向心力的概念很模糊,其实,向心力一定是合力,单纯的任何一种力都不可能成为向心力。
一、极端的运动一样的本质
匀速直线运动和匀速圆周运动是自然界几乎不存在的两种极端运动,但是它们有一样的本质。这两种运动都是在平衡力作用下的运动,不同的是前者平衡力和速度的方向在一条直线上,后者平衡力的方向始终垂直于速度的方向。自然界中,其它的运动都是在这两种运动之间的运动。
宇宙中不存在不受力的物体,所以物体运动最基本的规律是:物体在平衡力的作用下匀速直线运动、匀速圆周运动或静止的性质是惯性。从某种意义上讲,这样的的定义统一了惯性系和非惯性系。这三种情况——匀速直线运动、匀速圆周运动、静止,是研究物理现象的参考系,这三种情况,都是理想化的,最可能找到的就是静止点,那就是宇宙的中心或宇宙的起点,我个人认为应该是宇宙的中心。
二、引力、斥力是自然界的支撑力
1、宇宙是怎样形成的
万有斥力定律——宇宙间的一切物体都是相互排斥的。两个物体间的斥力大小,跟它们
2相对运动的外部能量(mv)成正比(一个物体相对静止,另一个物体相对运动),跟它们相对运动的曲线半径成反比。特别规定,物体的自转是内部能量。也就是说,斥力产生的先决条件是:外部能量和曲线运动,二者缺一不可。自然界中,引力和斥力始终处在动态平衡之中。从某种意义上讲,斥力是维持时空弯曲的本质力量。
宇宙的开始点结束点是同一物质状态——黑洞,即宇宙起源于黑洞也结束于黑洞,黑洞是由波长极短的电磁波组成的,和原子核的结构相似。天体的自转是由于释放能量的结果,公转速度是强离心运动的结果。
我认为,宇宙的演化是从黑洞开始的,但是不是单纯由于黑洞发生大爆炸形成的,或者说称之为大爆炸是不准确的,应该说是由于大爆炸和离心运动高度结合的结果。因为脱离黑洞母体的辐射出去的物质,多数是沿黑洞自转方向或沿自转相反的方向做离心运动脱离母体“黑洞”,形成一定的高度才能形成稳定的曲线运动,即形成引力和斥力的动态平衡作用下的圆周运动。换句话说,爆炸脱离母体的黑洞不能和母体黑洞形成竖直上抛的情形,如果形成这种情形,不论脱离母体的黑洞初速度多大,因为和黑洞母体没有形成曲线运动,没有产生斥力,最终还是被黑洞母体吸引到母体上,和竖直上抛运动的结果一样。也就是说,只有和母体形成曲线运动,才有可能形成稳定的曲线运动,才有科学长期寻找的“横向推动力”。所
以,宇宙的形状应该是椭圆形并且呈现“铁饼状”(椭圆的一个焦点是铁饼的突出点,应该是宇宙的中心),应该和现在太阳系的形状特别形似。换句话说,大爆炸飞出的物质,多数是在黑洞自转方向或自转的反方向才能形成稳定运行的天体(不形成竖直上抛运动),在这里我称之为强离心运动。
强离心运动是指:脱离母体的离心运动,并且不形成竖直上抛运动的离心运动。
根据银河系、其它星系的形状(椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、不规则星系),恒星系(具体的说太阳系)的形状也可以判断,它们都是星球做曲线运动形成的,旋涡星系、棒旋星系、不规则星系一定会转化为椭圆星系。我从理论推断,四种星系椭圆星系是最老的星系,这种星系再向前发展就可能形成“小黑洞”,旋涡星系的形成应该早于棒旋星系,不规则星系是不在小黑洞自转方向或自转的相反方向的星球还没有回到自己的小黑洞母体的缘故。宇宙的产生主要是由于巨大的黑洞自转的速度快到一定程度,或有宇宙大爆炸的参与,使黑洞的一部分脱离引力的束缚,做强离心运动。这样就造成黑洞的重心发生变化,做偏心转动,使更多的“小黑洞”做强离心运动,这样一个巨大的黑洞就形成了无数多个“小黑洞”。每个小黑洞就是一个星系的雏形,“小黑洞”再发生强离心运动就形成了恒星系,恒星系一般有行星相伴,行星、卫星的形成也是强离心运动的结果。所以说,现在的宇宙由星系组成,星系一般不会组成更复杂、更大的新型星系。可以说,宇宙是由星系构成的,而星系是由“引力能量团”构成。假设宇宙是一个“空”心椭球体,椭球体内有稀薄的空气,那么星系就是椭球体内稀薄空气的分子一样,在引力和斥力的作用下“无规则”的运动。每一个星系都有一个中心,双星系互为对方的中心。曲线运动产生斥力,整个宇宙始终处在引力和斥力的动态平衡之间。不在母体黑洞自转方向或反方向辐射出去的星球,由于没有脱离引力系,又不能形成所谓的“横向推动”(不能产生斥力),形不成圆周运动所以在较短的时间(宇宙的周期相比)回到了辐射出去时的母体。
我不认为,宇宙是一次爆炸炸成的。并且爆炸是宇宙形成的辅助作用,宇宙形成主要是由于离心运动。宇宙的格局经过漫长的过程形成的,也许宇宙的中心还是宇宙中最大的物质中心,并且还在形成形的星系,当然,最后宇宙所有的星系都会回到宇宙中心,在开始形的宇宙。现在宇宙中心的情形,可能犹如太阳是太阳系的中心一样。宇宙中的爆炸时刻在不同的位置发生,所以微波背景辐射的方向也是不确定的。
所以我认为,宇宙是由于大爆炸和离心运动高度结合的结果,爆炸是不彻底的,宇宙是有中心的,形状是椭圆形并且呈现“铁饼状”;如果大爆炸特别彻底,那么宇宙就没有中心,形状近似于球体。
宇宙中心的寻找方法:行星的中心的寻在方法,找到卫星曲线运动的中心;恒星中心的寻找方法,找到行星曲线运动的中心;以此类推,找到星系曲线运动的中心,就是宇宙的中心。
2、宇宙的大小相对稳定
有上述分析可知,宇宙是大爆炸与离心运动结合的结果,并且,开始形成主要是离心运动作用的结果。那么怎样才能产生离心运动呢,斥力大于引力时。从万有斥力定律可知,增大斥力的方法有两种,1)、增大物体的外部能量,2)、减小曲线运动的半径。然而,我们知道,减小曲线运动的半径,引力增大的更快,要想发生离心运动不可能。所以宇宙的形成一定是:形成宇宙的“物质”特别巨大,并且几乎是以同一角速度自转的。特别巨大的“物质”——宇宙的起源物质,外边缘的线速度特别巨大,宇宙起源的“物质”的某一部分,脱离母体(也许有大爆炸的参与),做圆周运动或抛物线运动。这样形成宇宙的巨大“物质”,自转中心会偏移,做不稳定的偏心运动,引发更多的爆炸,形成更多的天体。但是,形成的天体始终没
27有脱离宇宙母体的吸引。按照我的理论推测宇宙的半径应该在10米,比本稳定。宇宙母体是自转的,自转的角速度无需太大。试想宇宙开始时外边缘的物体形成的斥力也是一个天
2222文数字(因为斥力的大小可以写成F=mv/R =mωR/R= mωR),只要当时的绕转半径足够大,克服引力也是可能的,再加上宇宙边缘的大爆炸,脱离宇宙母体形成天体,不是不可能的。所以我认为,宇宙的大小相对稳定,宇宙中的大爆炸时刻在进行,但是基本不影响宇宙空间的大小,宇宙的空间是稳定的。也就是说,离心运动、大爆炸是宇宙形成的原因——一个整体化整为零,切成数量相当巨大的天体,当时宇宙的空间没有大的变化,从这个意义上讲,宇宙起源于神话——开天辟地,是很形象的。
通过我多年的研究、观测,科学的推测宇宙应该是这样的:宇宙的开始状态和结束状态
27应该是一样的——高速转动的巨大球体(半径应该在10米),球体由电磁波——绕转的电子对组成。宇宙的形成是离心运动和大爆炸结合的结果,大爆炸起辅助作用。正因为如此,天体卫星的角速度,一定小于该天体自转的角速度;天体卫星的线速度,一定大于该天体自转的线速度。
我还认为,宇宙的空间范围基本不变,现在科学观察到有远离我们的星球,并且速度越来越快,认为宇宙在加速膨胀。我是这样认为的:这种现象是由于这些星系和我们不在同一运动轨道,角速度不同而已;和我们的距离基本保持不变的星系,是由于虽然它的轨道和我们不在同一轨道,但是角速度基本相同罢了。
我不认为,宇宙是一次爆炸炸成的。并且爆炸是宇宙形成的辅助作用,宇宙形成主要是由于离心运动。其实,天体形成的过程是相似的如图:
宇宙的格局经过漫长的过程形成的,也许宇宙的中心还是宇宙中最大的物质中心,就犹如太阳是太阳系的中心一样。大爆炸几乎时时刻刻在宇宙不同的位置发生,所以微波背景辐射的方向应该是不确定的,应该是随着时间的推移会发生变化。
3、宇宙有一个绝对的参考点
宇宙中心是宇宙的绝对参考点,可以认为这个参考点是绝对静止的。以这个参考点观察运动,超光速的物质不但有,并且很多,说不定我么自己也是超光速的,任何一个天体或物体,只要离宇宙中心足够远都可能超光速(曲线运动的速率等于角速度乘以半径),可以说,光速是宇宙中极为普通的速度。应该说,宇宙边缘的物体运动的速度都是超光速的。光线逃离了恒星的吸引,未必能逃离星系中心的吸引,一定没有逃离宇宙中心的吸引。所以我认为,Ia型超新星爆炸应该是:在同一轨道上的天体绕转方向反并且都是超光速运动的对撞,这样放出的能量之巨大就可想而知了。
三、物质运动最基本的规律
在自然界中,任何物体的运动都是曲线的,在运动的过程中至少受两个力的作用,这两个力的方向时刻相反,或一个力的分力与另一个力的方向相反,并且作用在同一个物体的运动曲线上,这两个力就是引力和斥力。
观点解析一:当引力大于或等于斥力时,物体可以附着在另一个物体上,随被附着的物体一起转动(此时有可能是引力的分力和斥力的方向相反,地球上相对静止的物体),也可能一个物体绕另一个物体转动。或者最终附着在另一物体上(例如,速度较小的斜抛运动)。
观点解析二:当斥力大于引力时,物体脱离附着的物体做离心运动。最终的结果是:绕
被附着的物体作圆周运动,斥力和引力达到动态平衡。或者彻底脱离被附着的物体。
观点解析三:人站在地球上,是引力大于斥力的圆周运动,此时,引力的分力和斥力的方向相反,大小近似相等。地球绕太阳转动是引力近似等于斥力的圆周运发动(引力和斥力动态平衡)。
范文二:勒夏特列原理、楞次定律感悟
勒夏特列原理、楞次定律感悟
化学家说:“在一个平衡体系中,若改变影响平衡的一个条件,平衡会向减弱这种改变的方向移动。”
物理学家说:“在电磁感应中,感应电流产生的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化。”
化学家说:“增加反应物浓度,平衡会向正反应方向移动,以减弱反应物浓度的增加;减少反应物浓度,平衡会向逆反应方向移动,以减弱反应物浓度的减少。”
物理学家说:“当穿过闭合回路的磁通量增加时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的增加;当穿过闭合回路的磁通量减小时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的减小。”
一个是热力学原理,一个是电磁学定律;一个是化学规律,一个是物理现象。它们不在同一领域,看似不相干,却有相似之处:一种变引起另一种变化,引起的变化会阻碍(减弱)原来变化的变化。这像是标志青春期的一句话——你让我那么做我偏不那么做,偏要和你唱反调,即心理学现象——逆反心理。 在此处,热力学、电磁学和心理学是相通的。
生态学家说:“生态系统内部能在一定时间内保持相对稳定,并在有外来干扰时通过自我调节恢复到原初的稳定状态。”
勒夏特列原理和楞次定律证明化学平衡反应和电磁感应现象的共同之处还可以这样概括,即在外来因素引起系统内部平衡改变时,系统有通过自我调节恢复到原初稳定状态的趋势。
在此处,生态学、热力学和电磁学是相通的。
化学家说:“在可逆反应N2+3H2=2NH3中,体系达到平衡后,把压强增加为原来的两倍,当新的平衡建立时,增加的压强不再是原平衡的两倍,也不是与原平衡相同,而是处于这两者之间。”
历史有一个规律:体制受到冲击时,会引起体制中的某个元素不断膨胀并打破体制平衡,产生新的体制。新体制不会与原体制完全不同,也不会与原体制相同,而是处于两者之间。
比如亚历山大二世废除农奴制,农奴不再像从前那样完全没有自由,也不会像他们希望的那样获得完全
的自由,而是处于两者之间。
再比如我国现在的发展,我们不会像康乾王朝那样固步自封,也不会像**时那样盲目浮躁走极端,而是处于两者之间,在科学发展观下冷静地、平稳地发展。
在此处,化学反应规律、历史发展规律是相通的。
祖国教育30年,应试教育发展至今成为了教育的主体形式。近年来社会公众逐渐意识到,我们需要一种更科学的教育制度代替应试教育,并且这个意识越来越迫切与强烈。可是,教育改革12年没有成效,素质教育千呼万唤出不来,凉了一年又一年学生的心,使教育在学生方面受到冲击。于是历史让韩寒站了出来,成为那个不断膨胀并且打破体制平衡的元素。就像亚历山大遭遇刺杀一样,韩寒也受到了指责。做“打破平衡的元素”不是一件轻松 + 愉快的事。可是无论指责韩寒的人有如何充分的理由,韩寒毕竟站在那里了,就像是“增加的压强”,顶多被消减,不可能
被消除。韩寒让教育改革者对改革教育有了更深刻的认识,祖国教育不会是专门培养韩寒式人才的教育,也必将不再是一分定乾坤的应试教育,而是两者之间。
在此处,勒夏特列原理和楞次定律可以解释社会学现象。 有一句不成熟的话:世界是统一的,事理是有通性的。
如果将勒夏特列原理抽象化,就可能是哲学,但只凭我现在掌握的知识不足以将它定性。
试着用它解释了一些事情,比如生物进化。
首先,无机环境对物种进行定向选择。然后种群有了阻碍这种选择的趋势,即由环境对种群发生不利的变化,引起种群适应这种不利环境的变化。表现为物竞天择和种内斗争。
另一方面,物种间有捕食关系,迫使物种朝不易被捕食的方向变化,以减小被捕食的可能,而捕食者又因被捕食者的变化而变化,以增加捕食的可能,表现为交替变化。
于是生物有可能进化了,这是达尔文猜想的逆向思维。(生物进化是一个复杂的体系,在此只做笼统剖析。)
其实,勒夏特列原理是一个类似于太阳系的理论体系,它包含于另一个更庞大、更普适的体系——它的银河系——“自上而下+自下而上”体系。
阻碍但不阻止。人生也如是,只是如果你的意志够坚定,一切也只是“阻碍但不阻止”。
范文三:楞次定律,楞次定律的应用、自感、日光灯原理
高二年级物理学科第十九讲教学内容
授课教师 虞 俊
第十七章?楞次定律,楞次定律的应用、自感、日光灯原理 [教学目的及要求]
1(理解楞次定律的内容,掌握右手定则;
2(理解楞次定律与能量守恒相符合;
3(掌握用楞次定律分析问题的基本思路;
4(知道什么是自感现象和自感电动势;
5(知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位;
6(知道自感现象的利弊以及它的利用和防止;
7(知道普通日光灯的组成;
8(知道日光灯管在点亮和正常发光时对电压、电流的不同要求;
9(知道启动器和镇流器的构造和工作原理。
[重点知识归纳]
1(楞次定律
(1)表述一:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
(2)表述二:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍导线和磁体间的相对运动。
(3)对楞次定律的理解
?定律中的“阻碍”既不是“阻止”也不表示“反向”。
感应电流产生的磁场阻碍的是原磁场的变化。当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向;当磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场同向。
?感应电流的磁场要阻碍引起感应电流的导体和磁体间的相对运动,通过这种阻碍,外力克服安培力做功,将其它形式的能转化为电能。
(4)应用楞次定律解题的一般步骤:
?明确穿过闭合回路的原磁场的方向;
?弄清穿过闭合回路的磁通量是增大还是减小;
?根据楞次定律判断感应电流的磁场与原磁场是同向还是反向;
?根据感应电流的磁场的方向,通过安培定则确定感应电流的方向。
2(右手定则
(1)内容:伸开右手让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指指向就是感应电流的方向。
(2)右手定则与楞次定律的比较:
右手定则常用于导体切割磁感线,包括部分电路切割磁感线,而楞次定律常用于闭合回路,可用于切割磁感线情况,也可以用于磁通量发生变化情况。
3(感应电动势的方向:
判断闭合电路中的电势高低时,可先由楞次定律或右手定则判定出回路的电流方向,再把产生感应电动势的线圈或导体当成电源,由于电源内部电流总是以低电势向高电势来确定电势的高低。 4(自感
(1)自感现象:线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫作自感现象。它是电磁感应现象中的一种特殊现象,同样遵循法拉第电磁感应定律和楞次定律。
(2)自感电动势:
?自感电动势是由线圈自身电流强度发生变化而产生的,它总是阻碍电流的变化,其效果是使电流变化变慢,使变化所用时间变长。
1
?自感电动势的大小由电流变化的快慢(变化率)和线圈的自感系数共同决定,当电路突然断开,如果线圈不能和别的用电设备构成回路,则此瞬间的自感电动势很大。
?当线圈中已有一定的电流,突然切断电源,此时线圈如果能和其它用电器组成回路,那么在新构成的回路中,线圈中产生的自感电动势可当成电源,使新回路中的电流在线圈原电流的基础上减弱而过一会儿消失。
(3)自感系数(L)
?自感系数(又叫自感或电感):它的大小由线圈本身决定,对于固定的线圈而言,自感系数是一个恒量,它不随电流的变化而变化。
?线圈越长,每个线圈的面积越大,单位长度上的匝数越多,线圈的自感系数就越大,加了铁蕊自感系数也会增大。
5(日光灯原理
(1)日光灯的发光原理
日光灯两端有灯丝,灯管里充有微量的稀薄的汞蒸气,管内壁上涂有荧光粉,两灯丝之间的气体导电时发出紫外线,激发荧光粉发出柔和的可见光,管内气体不同发光颜色不同。
(2)启动器原理
启动器由双金属片组成,两层金属热胀冷缩程度不同,当开关闭合后,氖气辉光使内层膨胀多些,会使U形动触片稍稍伸开一些,而与静触片接触,电路接通后,启动器中氖气停止放电,动触片冷却收缩,电路突然中断。
(3)镇流器作用(镇流器是自感系数很大的带铁心的线圈)
?灯管启动时产生:瞬时高压
当启动器使电路突然断开时,由于镇流器中的电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,方向与原来的电压方向相同,与电源电压加在一起形成的一个瞬时高压使灯管中的气体放电产生紫外线。
?灯管正常工作时,起降压限流作用。
由于日光灯使用交变电流,当它通过线圈时,线圈就会产生自感电动势,总是阻碍电流变化时起降压限流的作用。
[典型例题]
例1、如右图所示,匀强磁场中放一金属圆环,将它从磁场中匀速拉出,下列说法中正确的是( )
A(向左向右拉出,其感应电流的方向相反
B(不管从什么方向拉出,环中感应电流的方向总是顺时针的
C(不管从什么方向拉出,环中感应电流的方向总是逆时针的
D(运动方向不明,电流方向不定
解析:不管从什么方向把金属环拉出磁场,环中磁通量都是由垂直纸面进去的磁场产生的,磁通量都要
2
减小。由楞次定律知,感应电流的磁场应与原磁场同方向才能阻碍通量的减少,故感应电流的方向是顺时针的。
答案: B
例2、如右图所示,正方形金属线圈abcd与通电矩形线圈mnpq在同一平面内且相互绝缘试判断S闭合瞬间,正方形abcd中的感应电流的方向。
解析:S闭合瞬间,线圈abcd 左半部磁场方向垂直纸面向里,右半部磁场方向垂直向外。电路的四条边在左半部产生的磁场方向均相同,而在右半部这四条边所产生的磁场方向不完全相同。故左半部的磁感强度比右半部的大,S合上瞬间,abcd中垂直向里的磁通量增加,由楞次定律可知abcd中感应电流的方向是abcd 。
例3、如右图所示,当磁铁运动时,流过电阻的电流是由A经R到B,则磁铁可能是( )
A(向下运动 B(向上运动
C(向左平移 D(以上都不可能
解析:根据应用楞次定律,?由感应电流方向A?R?B,应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下;?由楞次定律判得螺线管内磁通量的变化应是向下的减小或向上的增加;?由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场是向下的,故应是磁通量减小,即磁铁向上运动或向左、向右平移。
答案:B、C
例4、如图右所示,通电直导线L和平行导轨的同一平面内,金属棒ab静止在导轨上并与导轨组成闭合回路,ab可沿导轨自由滑动,当通电导线L向左运动时 ( )
A(ab棒将向左滑动 B(ab棒将向右滑动
C(ab棒仍保持静止 D(ab棒的运动方向与通电导线上电流方向有关 解析:当L向左运动时,闭合回路中磁通量变小,ab的运动必将阻碍回路中磁通量变小,可知ab棒将向右运动。
答案:B
2例5、如右图所示,导体圆环面积10cm,电容器的电容C=2μF(电
容器的体积很小),垂直穿过圆环的匀强磁场的磁感强度B随时间变
化的图线如图,则1s末电容器带电量为_________,4s末电容器带电
量为_______,带正电的是极板____________。
,,B,E,,S解析:由法拉第电磁感应定律,圆环中的感应电动势为:。 ,t,t
0~2s内,磁场恒定,圆环中无感应电动势,电容器不带电。
,B,2-50~8s内,磁场以的速率均匀减小,圆环中电动势恒定E=1×10V,电容器带,1,10T/s,t-11电Q=CE=2×10C。
由楞次定律可知,带正电的是极板a 。
例6、下述说法中正确的是 ( )
A(电路中电流越大,自感电动势越大
B(电路中电流变化越大,自感电动势越大
C(线圈中电流均匀增大,线圈的自感系数也将均匀增大
D(线圈中电流为零时,自感电动势不一定为零。
解析:自感电动势的大小取决于电流变化率,与电流的大小、电流变化量的大小无关,故选项A、B错误。自感系数与电流无关,选项C错误,电流为零时,电流的变化率不一定为零,选项D正确。
例7、如图下所示,电路原来接通,在t时刻开关断开,则R中电流随时间变化的情况可能是(b)图0
中 ( )
3
解析:开关断开瞬间线圈上电流从原有值起逐渐减小,此时电阻上的电流已不是原来的电流,其方向与
原电流的方向相反,大小等于线圈上的电流,如果线圈上原来的电流小于开始时电阻上的电流,则C
对;如果原来线圈上的电流大于电阻的电流,则D对。
答案:C、D
[同步练习]
1(下列说法中正确的是 ( )
A(感应电流的磁场总是和回路中的原磁场方向相反
B(感应电流的磁场总是和回路中原磁场的方向的同一直线
C(当闭合回路中的磁通量发生变化时,由于感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,所以保持回路
中的磁通量不变
D( 感应是流的磁场可能与原磁场方向相同也可能相反
2(如图右所示,光滑水平金属导轨AB、CD相互平行,其上放置两根相互平行的志体棒MY、PQ。一条形磁铁位于导轨和导体棒构成的矩形上方且通过框架的中心线,当磁铁沿竖直方向运动时,判断导体棒的运动情况,正确的说法是(不考虑两棒之间的相互作用) ( )
A(磁铁向下时,导体棒向两侧分离
B(磁铁向下时,导体棒向中间靠拢
C(磁铁向上时,导体棒向两侧分离
D(磁铁向上时,导体棒向中间靠拢
3(一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,规定向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环,线圈平面位于纸面内,如图右1所示,现令磁感强度B随时间t变化,先按图右2所示的Oa图线变化,后按图线bc和cd变化,令ε、ε、ε分别表示这三段过程中感应电动势的大123
小,I、I、I分别表示对应的感应电流则 ( ) 123
A(ε>ε,I沿逆时针方向,I沿顺时针方向 1212
B(ε<ε,i沿逆时针方向,i沿顺时针方向>ε,i沿逆时针方向,i沿顺时针方向>
C(ε<ε,i沿顺时针方向,i沿逆时针方向>ε,i沿顺时针方向,i沿逆时针方向>
D(ε=ε,I沿顺时针方向,I沿顺时针方向 2323
4(如图右所示的电路中,A、A是完全相同的两只灯泡,线圈L的电阻可忽略,下列说法中正确的是12
( )
A(合上开关S接通电路时,A先亮,A后亮,最后一样亮 21
B(合上开关S接通电路时A和A始终一样亮 12
C(断开开关S切断电路时,A立即熄,A一会儿熄灭 21
D(断开开关S切断电路时,A和A都要过一会儿熄灭 12
5(关于日光灯电路下列说法正确的是 ( )
A(启辉器在电路中起开关作用
B(正常使用时镇流器不起作用
C(如果把日光灯灯管两端的电极分别短路,日光灯仍能正常发光 D(如果日光灯在正常发光时,把启辉器取走,日光灯仍能正常发光
4
26(截面积为0.2m的100匝线圈A,处在匀强磁场中,磁场的方向垂直于线圈截面,如图右所示,磁感强度为B=(0.6-0.02t)T(t时间,以秒为单位),开始时S未闭合,R=4Ω,R=6Ω,C=30μF,线圈电12
阻不计,求:(1)闭合S后,通过R的电流大小和方向;(2)闭合S2
后一段时间又断开,则S切断后,通过R的电量是多少, 2
7(右图1中abcd为边长为l、具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc边串接有一个电阻R,导线的电阻不计,虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab 边平行,磁场区域的宽度为2l,磁感强度为B,方向竖直向下,线框在一垂直于ab边的水平恒定拉力为F作用下,沿光滑的水平面运动,直到通过磁场区域,已知ab刚进入磁场时,线框便变为匀速运动,此时通过电阻的电流为i。试在下图的i—x坐标上定性0
画出:从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,流过电阻R的电流i承受ab边的位置坐标x变化的曲线。
[参考答案]
1(CD 2(BC 3(BD 4(AD 5(ACD
6(减速运动
-67((1)0.04A,向下 (2)7.2×10C
5
范文四:第十四讲 楞次定律的应用 自感 日光灯的原理
第十四讲 楞次定律的应用 自感 日光灯的原理
1(如何理解楞次定律
楞次定律是确定电磁感应现象中,电路中感应电流方向的普遍规律,对于楞次定律,我们应该从如下几个方面进行理解:
(1)感应电流产生的磁场不是阻碍原磁场,而是阻碍原磁场的变化(“阻碍”不能理解成“相反”,当原磁场增强时,这种“阻碍”表现为感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,而当原磁场减弱时,这种“阻碍”则表现为感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同(上述现象可用“增反减同”四个字概括(“阻碍”也不能理解成“阻止”,当原磁场减弱
时,感应电流产生的磁场只能对原磁场起补偿作用,而穿过回路的磁通量却仍然是减少的(
(2)电磁感应现象中,感应电流的能量(电能)不能无中生有,只能从其他形式的能量转化而来(外力克服磁场力做功,正是这个转化的量度(外力做功的表现就是外界因素以某种方式使穿过回路的磁通量发生变化,穿过回路的磁通量变化时必然遇到来自回路内部的“阻碍”,外界作用只有克服这种“阻碍”而维持磁通量的变化,才能够把能量输入到回路
中去转化为电能。回路内部的“阻碍”来源于感应电流以其自身的属性(磁场)对外界的反抗(反抗磁通量的变化)(因此,从能量转化守恒观点来认识电磁感应现象,其实质就是外界作用不断克服感应电流的反抗维持磁通量的变化而做功,从而把其它形式的能转化为电能的过程(
2(如何理解楞次定律的另一种表述
在楞次定律的另一种表述中,感应电流的原因可以是磁通量的变化,也可以是引起磁通
量变化的机械效应(如相对运动或使回路发生形变);感应电流的效果,既可以是感应电流所产生的磁场,也可以是因为感应电流而导致的机械作用(如磁场力等)(总之,从磁通量变化的角度来看,感应电流总要阻碍磁通量的变化;从导体和磁体的相对运动的角度来看,
感应电流总要阻碍相对运动(
3(楞次定律与右手定则的关系
楞次定律与右手定则是一般与特殊的关系,一切电磁感应现象都符合楞次定律,而右手定则只适用于单纯由于部分导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(对于由磁感应强度B随时间变化所产生的电磁感应现象,只能应用楞次定律进行分析(对于由切割磁感线所产生的电磁感应现象,既可应用右手定则判断,也可应用楞次定律判断,一般情况下,应用右手
定则判断会方便些(
4(右手定则与左手定则的比较
5(感应电动势方向的判断
我们知道,感应电流是由感应电动势产生的,在闭合电路中,感应电流方向与感应电动势方向是一致的,所以应用楞次定律(或右手定则)也可以判定电路中感应电动势的方向(在应用楞次定律(或右手定则)判定不闭合电路中的感应电动势方向时,可以假设电路闭合,根据楞次定律(或右手定则)先判断出感应电流方向,进而判断出感应电动势的方向( 6(对自感电动势的认识
(1)自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化(当电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当电流减小时,自感电动势的方向与原来电流方向相同(“阻碍”’不是“阻止”,“阻碍”其实是“延缓”,使回路中原来的电流变化得缓慢一些(
(2)自感电动势的大小:由导体本身及通过导体的电流改变快慢程度共同决定(在恒定电流电路中,只有在通、断电的瞬间才会发生自感现象(
7(正确认识自感系数
自感系数是描述导体(注意:不只限定是线圈)对通过本身的电流变化所起阻碍作用大小的一个物理量(与导体的电阻R、电容C一样,它也是导体本身的一种固有属性,其数值与导体中是否有电流,电流强度大小,电流是否发生变化均没有关系(当然,只有当通过导体的电流发生变化时,它的作用才显示出来(一般导体的自感系数通常比较小,当制成线 圈时,自感系数将明显增大,实验与理论证明,线圈越粗、越长、单位长度上线圈匝数越多,自感系数越大,这就向我们提供了增加导体自感系数的途径
8(日光灯的工作原理
(1)如图所示,当开关闭合后,电源把电 压加在起动器的
两极之间,使氖气放电发出辉光(辉光产生的热量使U形动触
片膨胀伸长,与静触片接触,电路导通,于是镇流器的线圈和
灯管的灯丝
中就有电流通过(
(2)电路接通后,起动器中氖气停止放电,U形动触片冷却收缩,两个触片分离,电路断开,镇流器中产生很高的自感电动势,方向与原来电压的方向相同,两者加在一起形成瞬时高电压,加在灯管两端,使灯管中气体开始放电,日光灯管成为电流的通路开始发光( 例1 截面积匝的圆形线圈A,处在如图
所示磁场内,磁感应强度随时间变化的规律是
,开始时S未闭
合(线圈内阻不计,求:(1)闭
合S后,通过的电流大小和方向;(2)闭合S一段时间后又断开,问S切断后通过 的电量是多少,
分析与问答:根据法拉第电磁感应定律,圆环形线圈中由于磁感应强度变化所产生的感应电动势大小为
根据全电路欧姆定律,当开关S闭合后通过的电流为
由以上两式解得
由题意可知,穿过线圈的磁通量均匀减小,根据楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向应竖直向下;再根据安培定则可知,线圈中感应电流的方向是顺时针方向,因此流过的电流 方向是从上向下(
(2)由上图可知,电容C和电阻并联,电压相等,即
开关S闭合后过一段时间又断开,电容C放电,流经的电量为
例2 如图所示,有一闭合的矩形导体框,框上M、N两点间 连有
一电压表,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,且框面与磁场方向垂直(当整个装置以速度v向右匀速平动时,M、N之间有无电势差,电压表的示数是多少,
错解1:矩形导体框以速度v向右匀速平动,框内磁通量不发生变化,故没有感应电流,所以M、N之间也没有电势差,电压表的示数为零(
错解2:矩形导体框以速度v向右平动,AB、CD和MN都在磁场中切割磁感线,产生感应电动势,其感应电动势的大小均为
可见MN两点间的电势差为BLv(由于电压表接在MN之间,所以电压表的示数应为、、
BLv。
警示:当矩形导体框在磁场中匀速向右平动时,因框内磁通量没有发生变化,故没有感应电流;但没有感应电流不等于回路中任意两点间均没有感应电动势(错解一中认为没有感应电流就没有感应电动势,这是错误的;错解二中认识到MN切割磁感线产生的感应电动势是BLv,但却没有认识到只有电压表中有电流通过时,指针才会偏转,电压表才有示数, 认为电压表的示数是BLv是错误的。
正解:当矩形导线框向右平动切割磁感线时,ABCDMN均产生感应电动势,其大小 、、
均为BLv,根据右手定则可知,方向均向上(由于三个边切割产生的感应电动势大小相等,方向相同,相当于三个相同的电源并联,回路中没有电流(而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时,其指针才会偏转(既然电压表中没有电流通过,其示数应为零(也就是说,M、N之间虽有电势差BLv,但电压表示数为零(
例3 在如图所示的电路中,和是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的
线圈,其直流电阻值与R相等(在电键S接通和断开时,灯泡和亮暗的顺序是( )
(A)接通时,先达到最亮,断开时,后暗
(B)接通时,先达到最亮,断开时,后暗
(C)接通时,先达到最亮,断开时,先暗
(D)接通时,先达到最亮,断开时,先暗
分析与解答:当电流发生变化时,线圈电路中将产生自感电动势,自感电动势起阻碍电流变化的作用(在S接通时,线圈中将产生自感电动势,从而使通过线圈L的电流只能从零逐渐地增大(等效地看,在S接通时,相当于L表现为很大的电阻,故先达到最亮(当
S切断的瞬间,通过和R的电流立即消失,而在线圈L中将产生阻碍电流减小的自
感电动势,线圈L与组成闭合电路,通过的电流强度与通过L的电流强度相等,所以 后暗,选项A正确(
例4 如图所示,多匝线圈L的电阻和 电源内阻都很小,可忽略不计,电路中两个电阻器的电阻均为R,开始时电键S断开。此时电路中电流强度为,现将电键S闭合、线圈
L中有自感
电动势产生,下列说法中正确的是( )
(A)由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路中电
减小到零 流最终由
(B)由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路
中电流最终总小于
(C)由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路中电流将保持不变
(D)自感电动势有阻碍电流增大的作用,但电路中电流最终还要增大到2
分析与解答:当电键闭合时,通过线圈的电流发生变化,在线圈中产生自感电动势,自
感电动势阻碍电流的变化,但“阻碍”不是“阻止”。“阻碍”实质上是“延缓”,虽然自感电动势能“延缓”电流的变化,但电流还是要变化的(
在电键S闭合后,由于自感电动势阻碍电流的增大,电流中的电流不会立刻变为2, 但最终仍会增大到2。选项D正确(
例5 在如图所示的电路 (a)、(b)中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小(接通
K,使电路达到稳定,灯泡S发光(( )
(A)在电路(a)中,断开K,S将渐渐变暗
(B)在电路(a)中,一断开K,S将先变得更亮,然后渐渐变暗
(C)在电路(b)中,断开K,S将渐渐变暗
(D)在电路(b)中,断开K,S将先变得更亮,然后渐渐变暗
错解:接通K,电路达到稳定,灯泡S发光,这时,断开儿电路中的电流从有到无,电流在减小,在自感线圈中产生自感电动势。自感线圈相当于瞬时电源,线圈L、灯泡S、电阻R构成闭合回路,在此回路中有自感电流(由于自感电动势阻碍原电流的变化,但“阻碍”不是“阻止”,“阻碍”只是“延缓”,原电流还是要变化的,本题中(a)(b)两电路电流最终都会变为零,选项A、C正确(
警示:上述错解没有考虑到(a)(b)两电路的区别((a)电路中灯泡S和自感线圈L串联在一起,通过两者的电流大小一样,而(b)电路中稳定时通过L的电流要远远大于通过灯泡S的电流(当断开K时,L中产生自感电动势,L、S、R构成新的回路,在这个回路中,对(a)(b)两电路而言,自感电动势不同,灯泡S的始态电流不同,变化的情况也不同。
正解:在电路(a)中,设通过线圈L的电流为,通过S及R的电流为和。同
理,设电路(b)中通过L、S、R的电流分别为。很明显,
。当断开K时,线圈L相当于电源,产生了自感电动势,在L、
R、S回路中产生自感电流。在电路(a)中,自感电流从逐渐减小,灯泡S逐渐变暗; 在电路(b)中,自感电流从逐渐减小,因为,所以灯泡S先变得更亮,在后
渐渐变暗。选项A、D正确。
例6 如图所示是日光灯的构造示意图(若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述中正确的是( )
(A)接通,断开,日光灯就能正常发光
(B)接通,断开,日光灯就能正常发光
(C)断开,接通后,再断开,日光灯就能正常发光
(D)当日光灯正常发光后,再接通,日光灯仍能正常发光(
分析与解答:接通,断开,电源电压220V加在灯管两端,不能使气体电离,
日光灯不能发光,选项A错误(接通,断开,灯丝两端被短路,电压为零,日
光灯不能发光,选项B错误(当日光灯正常发光后,再接通,则镇流器被短路,灯管两 端电压过高,会损坏灯管(选项D错误(断开,接通,灯丝被预热,发出电子, 再断开,镇流器中产生很大的自感电动势,和原电压一起加在灯管两端,使气体电离,
日光灯正常发光(选项C正确(该题的正确答案为C。 1(如图所示,S为起动器,L为镇流器,其中日光灯的接线图正确的是( )
2(如图所示,一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水 平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终 与纸面垂直,当线圈第一次通过位置?和位置?时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为( )
(A)逆时针方向 逆时针方向
(B)逆时针方向 顺时针方向
(C)顺时针方向 顺时针方向
(D)顺时针方向 逆时针方向
3(如图中的软铁棒F插入线圈的过程中,电阻R上的电流方向是( )
(A)从A流向B
(B)从B流向A
(C)先从A流向B,再从B流向A
(D)没有电流
4(如图所示,一金属方框从离磁场区域上方高处自由下落,然后进入与线框平面垂直的勾强磁场abcdh
中,在进入磁场的过程中,可能发生的情况是( )
(A)线框做加速运动,加速度
(B)线框做匀速运动
(C)线框做减速运动
(D)线框会反跳回原处(
5(如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置。两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成闭合回路。当一条形
磁铁竖直地从高处下落接近回路时( )。
A(P、Q将互相靠拢
B(P、Q将互相远离
C(磁铁的加速度仍为重力加速度g
D(磁铁的加速度小于重力加速度g
6(如图所示,处于匀强磁场中的平行金属导轨跟大线圈P相接,导轨上放一导线ab,大线圈P内有同圆心的闭合小线圈M,要使M中产生顺时针方向的感应电流,导线ab的运动应是( )。
A(匀速向右运动 B(加速向右运动
C(减速向右运动 D(加速向左运动
7(如图所示,两平行导轨竖直放置,上端用导线相连。金属棒ab 两端与导轨相接触,并可保持水平地沿
光滑导轨滑动。整个装置处在方向垂直导轨平面的匀强磁场中,导轨和导线的电阻不计。已知金属棒电阻
为0(5Ω,质量为0(1kg,ab长为25cm,磁场的磁感应强度是2T,重力加速度取。将金属棒 由静止释放后,求:
(1)棒下滑的最大速度。
(2)棒以下滑时每秒钟通过其横截面的电量。
答案:
1(解:根据日光灯的工作原理,要想使日光灯发光,灯丝须预热发出电子,灯管两端应有瞬时高压(这两个条件缺一不可。当动、静触片分离后,选项B中灯管和电源断开,选项B错误;选项C中镇流器与灯管断开,无法将瞬时高压加在灯管两端,选项C错误(选项D中灯丝左、右端分别被短接,无法预热放出电子,不能使灯管中气体导电,选项D错误,只有选项A是正确的(
2(分析与解答:线圈在位置?时,磁通量方向水平向右且在增加(根据楞次定律,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化(即“增反减同”),所以,感应电流的磁场方向应水平向左(根据安培定则,顺着磁场方向看,线圈中感应电流的方向为逆时针方向(
当线圈第一次通过位置?时,穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小(根据楞次定律,感应电流的磁场方向应水平向右。再根据安培定则,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向应为顺时针方向(选
项B正确(
3(解:因为两个线圈绕在同一圆筒上,在软铁棒插入线圈的过程中,由于软铁棒被磁化使中的磁 通量增加,因此,线圈附近的线圈的磁通量也是增加的(根据楞次定律,感应电流的磁场总要阻碍
引起感应电流的磁通量的变化,所以线圈中感应电流的磁场方向是从左向右;根据安培定则可知,电
阻R上的电流方向是从A流向B(选项A正确(
4(分析与解答:设线框cd边长为L,该金属方框的电阻为R,进入磁场时速度为v(此时d边切割磁感线产生的感应电动势为
线框在进入磁场前做自由落体运动,根据运动学公式,有
根据闭合电路的欧姆定律,线框中产生的感应电流的大小为
再根据右手定则,cd边切割磁感线产生的感应电流的方向为从c到d;根据左手定则,cd边所受的安培力的方向是竖直向上(根据安培力公式,有
选线框为研究对象,它受到向下的重力mg及向上的安培力F作用。
(1)如果,线框在进入磁场的过程中做匀速运动(
(2)如果,线框在刚进人磁场时做加速运动。加速度大小为
可见,随着速度v逐渐增大,加速度a逐渐减小,若ac边足够长,速度v可能增大到
,
此时,,加速度,线框做匀速运动。
(3)若,线框在刚进入磁场时做减速运动,加速度大小为
可见,随着速度v不断减小,加速度a也逐渐减小,若ac边足够长,速度v可能减小到
,
此时,,加速度,线框做匀速运动。
由此可见,线框可能向下做加速运动,减速运动或匀速运动,但不可能向上运动。因此,选项A、B、C正确。
5(A、D
6(C、D
7(解:金属棒ab由静止释放,受重力作用向下加速,速度增大,感应电流增大,棒受安培力增大,棒所受合力减小,加速度减小,而速度继续增大,直到。加速度为零时,速度最大,
以后匀速下滑,如图所示,所以
(1)由得
(2)棒以匀速下滑时,每秒钟通过棒横截面的电量
或根据能的转化和守恒定律,重力功率等于电路的电功率:,
范文五:浅谈楞次定律、惯性定律及勒沙特列原理中的“阻碍”[权威资料]
浅谈楞次定律、惯性定律及勒沙特列原理中的“阻
碍”
人教版中楞次定律是这样表述的:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。电磁感应现象中的磁体具有保持原有状态,阻碍磁通量变化的性质,这不禁让笔者想到了另外的两条规律:惯性定律和勒沙特列原理。惯性定律是物理学中一个非常基本的定律,又称牛顿第一定律。其具体表述为:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。可见,惯性定律更加直接地表达了物体具有维持原有状态,阻碍状态变化的性质。勒沙特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件(浓度,温度,压强等),平衡就向减弱这种改变的方向移动。这虽然是化学平衡中的原理,但是它同样体现出了物体或者物体系统具有保持原有原状,阻碍状态改变这样的性质。那么,它们三者的“阻碍”到底有哪些相同点和不同点呢,
一、相同点
1.阻碍的对象相同
楞次定律、惯性定律和勒沙特列原理三者均表达了物体(物体系统)具有保持原有状态的性质,都会对引起它们改变的外因起到阻碍的作用。它们阻碍的是“改变”。
对于惯性,人们都不陌生:如果不受外力,静止的物体将永远保持静止状态,运动的物体将会做匀速直线运动一直运动下去。说明物体自身具有阻碍运动状态改变的本领。
楞次定律中的“阻碍”,是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。例如,穿过线圈原磁场方向向下(如图1所示),并且磁铁在向下运动,对于线圈来说,向下的磁通量在变大,这一变化使得线圈中产生了感应电流,而感应电流
产生的磁场又反过来给向下运动的磁铁一个向上的磁场力,阻碍它的继续靠近,继而阻碍线圈筒中磁通量的增加。
勒沙特列原理认为,处于平衡状态的化学反应,如果改变了温度、压强、浓度等能够影响反应的其中一个条件时,化学反应会向着减弱这个影响的方向进行。通过平衡的移动,来阻碍整个物体系统的状态改变。比如,某个反应是吸热反应,则升高温度,反应将向正方向进行,我们可以理解成为,系统要升高温度,则反应平衡会向着吸收热量的方向进行,以阻碍系统温度的升高;同理,如果降低温度,则反应平衡向反方向移动,我们可以理解为,反应系统温度要降低,则反应平衡会向着放出热量的方向进行,以阻碍系统温度的降低。从这点看,勒沙特列原理也阻碍“变化”,跟惯性定律、楞次定律类似。
2.阻碍的结果相同
三条规律都讲到了会对引起它们改变的外因起到阻碍作用,但是都只是阻碍,结果却是阻而不止。
原本处于平衡状态的物体,当受到的合力不为零时,物体的运动状态就会发生变化,不会因为物体有惯性而不发生改变。
在电磁感应现象中,(如图1)磁铁在向下运动过程中,通过线圈的磁通量变大,由楞次定律可知,磁铁会受到阻碍磁铁向下运动的力,但是磁铁还是会向下运动,向下的磁通量还是继续增大。有阻碍的行为,但是阻碍的结果只是延缓了穿过这一过程,并没有阻止住变化的发生。勒沙特列原理中阻碍的结果怎么样呢,
例:密闭容器中可逆反应:2SO2(g)+O2(g),葑2SO3(g)达到平衡,当向平衡体系中加入1mol O2的反应物时,则该化学平衡如何移动,
处于反应平衡状态下,加入反应物O2之后,反应物浓度增加,平衡必将向正方向进行,以抵抗反应物的增多,但是等反应达到新的平衡之后,反应物与生成物的浓度都变大
了。当然,O2浓度比未加入之前肯定要大。所以从结果看,与其他两条规律相似,都采取阻碍的行动,但最终还是逃不脱阻而不止的结果。
3.阻碍作用都与物体(物体系统)自身性质有关系
在惯性定律中,欲使物体的运动状态发生改变,需要给物体以力的作用,在相同的作用力作用下,质量大的物体加速度小,物体的运动状态改变来得慢,相反质量小的物体得到的加速度反而大,运动状态容易改变。比如,外观相同并以相同速度行驶的空载大客车和满载大客车,急刹车之后满载大客车滑行的距离要比空载大客车远,我们就知道了,满载大客车的惯性比空载大客车要大。所以质量越大的物体惯性越大,运动状态越不容易改变,物体的惯性大小仅与物体自身的质量有关,而与其他因素无关。
但是楞次定律中没有提及阻碍作用与磁体本身性质之间存在什么关系。法拉第电磁感应定律E=nΔФ/Δt,除了n表示线圈匝数以外,看不到与线圈自身属性有关的信息。但在自感现象中,自感电动势E=LΔI/Δt,可以看出自感电动势的大小是跟自感系数L成正比的,而自感系数L则是由自感线圈本身的特性决定的,如线圈大小、线圈形状、圈数等。自感系数L越大,自感线圈对电流改变的阻碍作用也就越强大,这种阻碍作用来源于物体自身,与惯性定律有一定的相似性。
在可逆反应中,反应进行的程度与该化学反应本身有关,对于可逆反应来说,在一定温度下,无论反应物的起始浓度如何,反应达到平衡状态后,各生成物的物质的量浓度乘积和反应物的物质的量浓度乘积的比值是个常数,此常数称为该反应的化学平衡常数。常数的值越大,说明反应进行得越完全。从这个方面看,勒沙特列原理的阻碍也是会受到化学反应本身约束的,不同的化学反应之间也不一样,可以说,勒沙特列原理的“阻碍”是与化学反应本身有关的。这一点也与惯性定律及楞次定律相似。
二、不同点
1.三条规律表述的侧重点不同
惯性定律强调的是物体具有保持原有运动状态的性质,强调的是运动状态尚未改变之前。而楞次定律则是强调如果改变了会怎么样,所以说是强调改变了之后会产生什么样的后果,改变的后果会反过来阻碍此改变的继续发生。勒沙特列原理所讨论的也是当反应条件发生了改变之后,整个体系化学反应平衡会怎么移动,这个移动的直接结果是阻碍了引起平衡移动的反应条件的改变。所以,楞次定律和勒沙特列原理所强调的都是当状态改变之后的后续变化。
2.三者都有阻碍作用,但产生阻碍的条件却是不一样的 惯性是物体的固有属性,任何物体都有,物体在任何情况下都有,不会因为物体有没有受到外力而改变,也与物体的运动状态无关。所以物体的这种阻碍运动状态改变的行为是无条件的。
在电磁感应现象中,没有磁通量的变化,或者导体与磁体的相对运动(不切割磁感线)就不存在阻碍作用,只有当穿过导体的磁通量发生变化了,物体系统才会产生感应电流,以感应电流的磁场来阻碍原磁场磁通量的变化。说明楞次定律的这个阻碍是有条件的。
同样,处于化学平衡状态的物体系统,如果不去改变反应条件,化学平衡也不会移动。只有当外界对处于平衡状态的系统进行破坏,改变反应的条件了,平衡才会移动,直到达到新平衡。从这点看,与楞次定律相似。
3.楞次定律与勒沙特列原理都是对引起变化的原因进行阻碍,但是所采取阻碍的方式不一样
楞次定律的阻碍,是通过额外产生出感应电流,再通过产生出的感应电流的磁场来反作用于原磁场,进而起到阻碍原磁场变化的作用。如果原来通过线圈的磁通量是向下的(如图2),并且向下的磁通量在变大,为了阻碍其继续变大,额外产生一个感应电流,感应电流的磁场方向与原磁场
方向相反,反过来阻碍原磁通的变大。如果原来通过线圈的磁通量是向下的,并且向下的磁通量在减小,为了阻碍其继续减小,线圈中同样会产生出感应电流,而感应电流的磁场会和原来通过线圈的磁场同向,起到阻碍原磁通减少的作用。
勒沙特列原理同样是阻碍变化,但是它采取的是通过平衡的移动,例如,在一个处于平衡态的反应中增加反应物的浓度,平衡会向阻碍这种变化的方向发展,即向正方向进行,反过来提取出一部分反应物,使反应物的浓度降低了,反应同样会向阻碍这一变化的方向进行,即平衡会向逆反应方向进行。改变生成物浓度,或者改变温度、压强,平衡同样会向着削弱这种改变的方向移动,或者说平衡同样会向着阻碍这种改变的方向移动。
他山之石,可以攻玉。自然科学中的许多原理、定律都是相通的,物理学里边的规律有时可以用来解释化学、生物或其他学科中的现象,化学里的规律同样可以启发我们分析解决物理学问题。如果能够对相似的规律进行比较教学,学生对这些规律、定理的理解必然会更加深刻,或许能够得到意想不到的效果。
参考文献:
[1]黄文利,李霆.品楞次定律“阻碍”之味[J].中学物理教学参考,2003(10).
[2]韩秀梅.以“阻碍”带动楞次定律教学[J].山西财经大学学报,2002.
[3]马俊杰.由惯性定律与楞次定律想到的[J].物理教学探讨,2006(9).
[4]牛德云.谈谈如何深刻理解楞次定律的实质[J].太原教育学院学报,2004(12).
编辑 薄跃华
文档资料:浅谈楞次定律、惯性定律及勒沙特列原理中的“阻碍” 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载
阅读相关文档:合作学习在高中化学教学中的应用研究 高中地理教学中培养学生空间思维能力的策略 高中物理开放性教学初探 基于绿色制造理念的机械制造工艺探讨 新课改下的初中体育教学 刍议中学英语课堂教学的“四关注” 初中英语课堂情趣创设的策略研究 如何提高高职教师教学掌控能力 高职化学课堂激发学生学习兴趣方法探索 探究式教学模式在高中数学教学中的应用 有关如何在体育课堂上提高学生参与度的探析 构建回归生活世界的思想政治课教学模式 中职酒店专业在教学中与星级酒店差距探究 高校辅导员队伍职业化和专业化问题研究 对高校金融专业实践教学的几点思考 庄子人生哲学融入当代大学生生命教育研究 大
感谢你的阅读和下载
*资源、信息来源于网络。本文若侵犯了您的权益,请留言或者发站内信息。我将尽快删除。*
转载请注明出处范文大全网 » 勒夏特列原理、楞次定律感悟