Question

如圖所示，有一個彈性的輕質金屬圓環，放在光滑的水平桌面上，環中央插著一根條形磁鐵．突然將條形磁鐵迅速向上拔出，則此時金屬圓環將

A．圓環高度不變，但圓環縮小

B．圓環高度不變，但圓環擴張

C．圓環向上跳起，同時圓環縮小

D．圓環向上跳起，同時圓環擴張

Answer 1

Ｄ

在金屬環中磁通量有變化，所以金屬環中有感應電流產生，按照楞次定律解決問題的步驟一步一步進行分析，分析出感應電流的情況后再根據受力情況考慮其運動與形變的問題．

原磁通量的方向豎直向上，當向上拔出條形磁鐵時這個磁通量減小；所以感應電流的磁場要阻礙原磁場的減小，即感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，感應電流的磁場方向向上；由感應電流的磁場方向可以判斷出感應電流的方向在由上向下俯視時是逆時針方向的．如圖所示為其剖面圖，根據左手定則可以判斷出金屬環受力的情況如圖所示．注意安培力垂直于電流和磁感應強度決定的平面．由于金屬環是圓形的，它受到的安培力在水平方向上的效果是使金屬圓環向外擴張，同時在豎直方向上的效果是有向上的力．由題目可知，金屬圓環很輕，受的重力較小，因此所受合力方向向上，產生向上的加速度．這樣金屬圓環在向上跳起的同時向外擴張，所以D選項正確。
另一種方法是應用楞次定律的第二種表述，金屬環中感應電流的效果要阻礙產生感應電流的原因，即條形磁鐵的拔出，則感應電流的效果就阻礙拔出，金屬環應該向上運動；拔出導致磁通量減小，感應電流的效果就阻礙減小，面積應該增加，所以要擴張。