如果我们将螺线管两端接上一个电流表，组成一个回路，当在螺线管一端插入或拔出一块条形磁铁时，我们会看到电流表的指针时而偏左，时而偏右，这就是感应电流的方向发生了变化。那么，感应电流的方向和哪些因素有关呢？感应电流的方向又遵循什么规律呢？本节我们就来探究实验，总结感应电流方向的规律。
1. 探究影响感应电流方向的因素
目的
（1）探究影响感应电流方向的因素。
（2）学会利用电流表判断感应电流的方向。
实验设备
电流表、干电池、开关、保护电阻、电线、螺线管、条形磁铁。
安全警告
使用电流表时，注意不要超出其量程，以免损坏电流表。
实验原理与设计
将磁铁的不同极点插入和取出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流方向与磁铁磁场方向和通过线圈的磁通量变化之间的关系，探索影响感应电流方向的因素。
实验步骤
（1）首先明确电流表指针的偏转方向与流过电流表的电流方向的关系。
（2）观察电磁铁上漆包线的绕线方向。
（3）按图2-1所示连接电流表与螺线管，按顺序完成下列实验操作，记录观察到的电流表指针的偏转量，并填写表格。
图2-1 实验装置示意图
①将条形磁铁的N极插入电磁铁内，稍等片刻，然后将其从电磁铁中拉出；
②将条形磁铁的S极插入电磁铁内部，稍等片刻，然后将其从电磁铁中拉出。
数据分析
将实验得到的信息填写下表，请根据实验信息得出结论。
N极插入
N极拔出
S极插入
S 极拉出
通过螺线管的磁通量变化
感应电流的方向
感应电流的磁场方向与条形磁铁的磁场方向比较
实验结果
请写出实验的结论。
讨论
如果磁铁静止，螺线管运动，实验结果会怎样？ 如果磁铁和螺线管一起运动，且保持相对静止，实验结果会怎样？
提高读写能力
能分析物理现象，提出并准确表达可探讨的物理问题，做出合理假设；能在他人帮助下制定实验方案，利用螺线管等设备获取信息，并将收集到的信息填入表格中；能分析表格中的实验信息，归纳总结并形成与实验目的相关的结论；能撰写规范的实验报告，在报告中呈现数据分析过程和实验结论，并根据实验中遇到的问题提出改进措施。
注意提高提出问题、假设和推测、分析和论证的能力。
- 科学研究
迷你实验室
探索感应电流的方向
将螺线管、磁铁、发光二极管等接成图2-2所示的电路，探究感应电流的方向与磁铁磁场方向及磁通变化的关系。
图2-2 实验电路原理图
2. 楞次定律
在上述实验探索中，当将条形磁铁的任意一极靠近或插入闭合线圈（螺线管）时，穿过线圈的磁通量都会增加，导致线圈中产生感应电流。而感应电流所激发出的磁场B'的方向始终与条形磁铁的磁场B方向相反，从而阻碍了线圈中磁通量的增加【图2-3（a）】。反之，当将条形磁铁的任意一极拉出或离开闭合线圈时产生感应电流的条件，穿过线圈的磁通量都会减少，导致线圈中产生感应电流。而感应电流所激发出的磁场B'的方向始终与条形磁铁的磁场B方向相同，从而阻碍了线圈中磁通量的减少【图2-3（b）】。
图2-3 磁极插入与拔出时B′、B方向示意图
俄国物理学家楞次（1804—1865）根据大量电磁感应实验的结果，发现并提出了感应电流方向的规律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的改变，这就是楞次定律。
楞次定律也可以这样理解：当磁铁的北极移近导体线圈上端时，感应电流所激发的磁场使得线圈上端也变为北极，由于同极磁极互相排斥，所以阻碍了磁铁相对于线圈向下的运动；而当磁铁的北极离开导体线圈时，感应电流所激发的磁场使得线圈上端也变为南极，由于异极磁极互相吸引，所以阻碍了磁铁相对于线圈向上的运动。
从能量转换与守恒定律来看，当磁铁靠近线圈时，外力要克服磁铁与线圈之间的排斥力才能做功，这样其他形式的外部能量就转换成电能；当磁铁远离线圈时，外力要克服磁铁与线圈之间的吸引力才能做功，这样其他形式的外部能量也转换成电能。在两种情况下，总能量都是守恒的。
迷你实验室
如图2-4所示，将一根内径相同的铝管（或铜管）和一根塑料管垂直放置在铺有毛巾的桌面上，从同一高度同时释放两块强磁铁，一块从铝管中落下，另一块从塑料管中落下。进入铝管的磁铁经过延时后落到桌面上。
图2-4 实验示意图
这样做并解释原因。
例子
如图2-5所示贝语网校，两平行金属轨道P、Q水平放置在均匀磁场中，磁场方向垂直于轨道平面，两轨道之间接有电阻R。当一根垂直于轨道的导体棒ab沿轨道向右滑动时，导体棒ab中感应电流的方向为何？请解释原因。
图 2-5 导体切割磁通线的运动
分析
知道了磁场的方向和杆ab的运动方向，就可以推断出通过闭合回路的磁通量的变化；根据楞次定律，可以确定感应电流产生的磁场的方向；利用安培定律，可以确定闭合回路中感应电流的方向。
解开
杆ab中感应电流的方向是从b流向a。已知原磁场方向是垂直于纸面、向内。当杆ab向右滑动时，穿过闭合回路abPQ的磁通量增加。根据楞次定律，电路中产生的感应电流的磁场会阻碍闭合回路中磁通量的增加。因此，回路中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直于纸面、向外。根据安培定律，感应电流按逆时针方向流动。
讨论
在图2-5中，若固定杆ab，则垂直于纸面的磁场的磁感应强度增大。试分析闭合回路中感应电流的方向。
策略细化
利用楞次定律确定感应电流方向的步骤一般是：首先确定闭合回路中引起感应电流的磁场（原始磁场）的方向；然后确定原始磁场通过闭合回路时磁通的变化；再根据楞次定律确定感应电流磁场的方向；最后根据感应电流磁场的方向，利用安培定律确定感应电流的方向。
迁移
如果木棒ab要一直匀速向右运动，外力应该指向哪个方向？为什么？请从能量转换和守恒的角度解释。
3. 右手定则
如果磁通量的变化是由于导体切割磁通线引起的，那么，感应电流的方向、磁通线的方向、导体运动的方向有如下关系：伸出右手，使大拇指与其余四指垂直，且均与手掌处于同一平面，让磁通线垂直穿过手掌，使大拇指指向导体运动的方向，其余四指指向的方向即为感应电流的方向（图2-6）。这就是右手定则。
图2-6 右手定则示意图
右手定则可看作是楞次定律在导体切割磁通线的特殊情况下的应用。上例中，当导体ab向右滑动时，也可利用右手定则判定导体ab中感应电流的方向是从b流向a，这与楞次定律确定的结果完全一致。
科学书店
楞次
俄国物理学家伦茨（图2-7），1834年当选为圣彼得堡科学院院士，曾任圣彼得堡大学数学物理系主任。
图 2-7 楞次
1833年，楞次总结安培、法拉第等人的研究成果，在圣彼得堡科学院发表了《关于用电动力学法确定感应电流方向》论文，提出了确定感应电流方向的定律——楞次定律。1843年，楞次在不知道焦耳已发现电流热效应定律（1841）的情况下，独立发现了这一定律。他用酒精作为传热介质，改进了实验方法，增加了实验的准确性。因此，焦耳定律又称焦耳-楞次定律。
此外，楞次还研究并定量比较了不同金属的电阻率以及电阻率与温度的关系，在电气工程、地球物理学和电化学等方面也做了大量工作。
分节练习
1. 请撰写“探究影响感应电流方向的因素”实验报告，注意在报告中呈现数据分析过程和实验结论，并针对实验中存在的问题提出改进措施。
参考答案：省略
2、一个平面线圈用一根细杆悬挂在点P处。起初，细杆处于水平位置。松开后，让其在如图所示的均匀磁场中运动。已知线圈所在平面始终垂直于纸面。当线圈第一次经过位置I和位置II时，顺着磁场方向看，线圈中感应电流的方向是什么？
参考答案：先逆时针，再顺时针。
3、如图所示为法拉第盘发电机，一个半径为r的导体圆盘绕垂直轴以角速度ω旋转，匀强磁场B垂直向上，两个电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间有一个阻值为R的电阻。分析发电机的工作原理，确定流过电阻的电流方向。
参考答案：两块电刷、一根垂直轴、一个导体盘、一根导线、一个电阻组成一个闭合回路。导体盘可以看作是从中心向边缘许多条辐射状的导体条。由于导体盘处在磁场中，当它旋转时，可以看作是一根导体条切割磁通线，相当于电源供电产生感应电流的条件，闭合回路中产生感应电流。利用右手定则可确定流过R的电流方向是从b流向a。
4、有人打算利用电磁感应的知识，通过实验寻找磁单极子。实验仪器的主要部分是一个如图所示的由超导体做成的线圈。如果一个磁单极子从上到下穿过超导线圈，超导线圈中就会产生感应电流。关于感应电流的方向，下列说法正确的是：
A.当磁单极子穿过超导线圈时，线圈中感应电流的方向发生改变。
B.当N磁单极子与S磁单极子通过超导线圈时，线圈中感应电流的方向相同。
C.磁单极子穿过超导线圈时，线圈中感应电流的方向保持不变
D.当磁单极子穿过超导线圈时，从上往下看，线圈中感应电流的方向始终是顺时针方向。
参考答案：C
5. 扫描隧道显微镜（STM）可用于检测样品表面原子级形貌。如图所示，为了有效隔离外界振动对STM的干扰，在圆形底板周围沿径向对称安装几对铜板，并施加磁场以迅速衰减其微小振动。在没有扰动时，按照以下四种方案对铜板施加恒定磁场。扰动发生后，衰减铜板垂直和水平振动最有效的方案是
参考答案：A
6、某学生利用电磁驱动原理研究弹射问题，如图所示，当固定线圈中突然通入直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出来，下列哪项表述是正确的？
A、当开关S闭合时，环内产生感应电流，从右侧看，方向为逆时针方向。
B.如果金属环固定，当开关闭合时，环将趋于膨胀。
C. 如果将金属环放在线圈的右侧，则环将向右弹出。
D.若将电池正负极互换，金属环无法向左弹出。
参考答案：C
7、如图所示，在一根长铁钉上用漆包线绕制两个线圈A、B。将线圈B的两端接上漆包线CD，将CD平放在静止的小磁针顶端，与小磁针平行。试判断开关闭合瞬间小磁针N极的偏转情况，并用实验来验证你的判断。
参考答案：偏进纸里。