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3楞次定律情境导入课程目标1.通过实验探究归纳出楞次定律2.理解楞次定律的内容和本质3.会用右手定则及楞次定律解答有关问题一二一、探究感应电流的方向1.实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路,将磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流方向如下:实验装置一二2.实验分析(1)线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下(2)线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上一二3.归纳结论当线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加;当线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场阻碍磁通量的减少。4.楞次定律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。一二二、右手定则1.内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。2.使用范围:判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向。温馨提示右手定则与楞次定律的结果一致,在导体切割磁感线时,用右手定则判断感应电流的方向更简便。探究一探究二对楞次定律的理解及应用●问题导引●如图所示,三个对比实验:(1)对比实验一:强磁性球和铁球从同一高度同时自由释放。(2)对比实验二:强磁性球和铁球分别通过甲、乙铝管从同一高度同时自由释放。(3)对比实验三:强磁性球和铁球分别通过乙、甲铝管从同一高度同时自由释放。请思考:强磁性球和铁球是不是同时落地?提示:对比实验一中两球同时落地;对比实验二、三中两球不是同时落地。探究一探究二●名师精讲●1.对楞次定律的理解(1)因果关系:楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果,原因产生结果,结果反过来影响原因。(2)对“阻碍”的理解探究一探究二(3)“阻碍”与“阻止”“相反”的区别①阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。②阻碍不等同相反,当引起感应电流的磁通量增大时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同(增反减同)。③阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。探究一探究二2.应用楞次定律的一般步骤运用楞次定律判定感应电流的思路,可以概括为以下方框图:上图描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系,只要知道了其中任意两个因素,就可以确定第三个因素。探究一探究二【例题1】如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是()A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D.环在磁场中运动时,就已经有感应电流了探究一探究二点拨:将环拉出时,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律即可判断出感应电流的方向。解析:将金属圆环不管从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是沿顺时针方向的,选项B正确,选项A、C错误;另外,圆环在磁场中运动时,穿过圆环的磁通量没有改变,该情况无感应电流,故选项D错误。答案:B探究一探究二题后反思应用楞次定律判断感应电流方向时,首先应明确原磁场的方向和原磁通量的增减,然后根据楞次定律的“增反减同”判断感应电流的磁场方向,最后由安培定则判断感应电流的方向。探究一探究二3.楞次定律的广义表述及应用(1)广义表述:感应电流的“效果”总是要反抗(阻碍)引起感应电流的“原因”。常见的“阻碍”有以下三种情况:引起感应电流的原因感应电流产生的效果如何“阻碍”口诀磁通量变化产生磁场产生的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反,反之相同增反减同导体相对运动产生磁场力产生的磁场力总是阻碍导体的相对运动来拒去留磁通量变化产生安培力使线圈面积变化线圈面积在磁通量增加时收缩,反之扩大增缩减扩探究一探究二(2)应用步骤判断产生感应电流的原因,思路和步骤如下:探究一探究二【例题2】(多选)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,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A.P、Q将相互靠拢B.P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g点拨:楞次定律的推广含义——感应电流的效果总要反抗产生感应电流的原因。探究一探究二解析:方法一:设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中感应电流方向,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向,可见P、Q将相互靠拢。由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律知磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g,当下端为S极时,可得到同样的结果。方法二:根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,本题的“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。答案:AD探究一探究二题后反思从上面提供的两种解法来看,应用楞次定律的推广含义分析此类问题往往比直接应用楞次定律方便、快捷。探究一探究二右手定则的理解及应用●问题导引●如图,导体棒与电流表连接,导体棒在磁场中做切割磁感线的运动。请思考:电流表指针是否发生偏转?指针的偏转方向与导体棒的运动方向有关吗?提示:导体棒做切割磁感线运动,电流表指针发生偏转。导体棒的运动方向不同,指针的偏转方向也不同。探究一探究二●名师精讲●1.楞次定律与右手定则的区别及联系楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例探究一探究二【例题3】如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时()A.圆环中磁通量不变,环中无感应电流产生B.整个环中有顺时针方向的电流C.整个环中有逆时针方向的电流D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流解析:导体ef向右切割磁感线,由右手定则可判断导体ef中感应电流为e→f,而导体ef分别与导体环的左右两部分构成两个闭合回路,故环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流。答案:D探究一探究二题后反思部分导体切割磁感线运动产生感应电流时,要明确内外电路,切割磁感线的部分导体是内电路,利用右手定则就是判断内电路中感应电流的方向。探究一探究二2.右手定则与左手定则的比较比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向图例因果关系运动→电流电流→运动应用实例发电机电动机探究一探究二【例题4】(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,现在垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN。以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A.感应电流方向是N→MB.感应电流方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右解析:磁场方向向下,导体棒MN的运动方向向右,由右手定则,感应电流方向是N→M,再由左手定则,安培力水平向左,所以A、C正确。答案:AC探究一探究二题后反思使用时左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”,简称为“通电左,生电右”。123451.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是()A.感应电流的磁场总是与原磁场方向相反B.闭合线圈放在变化的磁场中就一定能产生感应电流C.闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时,一定能产生感应电流D.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化解析:电磁感应现象中,若磁通量减小,则感应电流的磁场与原磁场方向相同,选项A错误;若闭合线圈平面与磁场方向平行,则无论磁场强弱如何变化,穿过线圈的磁通量始终为零,不产生感应电流,选项B错误;若线圈切割磁感线时,穿过线圈的磁通量不发生变化,则不能产生感应电流,选项C错误;只有选项D正确。答案:D123452.如图所示,一线圈用细杆悬于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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直位置),线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是()A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向C.Ⅰ位置是顺时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是逆时针方向D.Ⅰ位置是逆时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是顺时针方向解析:线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中,沿磁场方向的磁通量逐渐增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,从右向左穿过线圈,根据安培定则,Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向;在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大,由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时,向右穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律,感应电流的磁场方向向右,阻碍它的减少,根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向,且知Ⅱ位置时感应电流为零。故选D。答案:D123453.闭合线圈abcd运动到如图所示的位置时,bc边所受到的磁场力方向向下,那么线圈的运动情况是()A.向左平动进入磁场B.向右平动出磁场C.向上平动D.向下平动解析:当bc受力向下时,说明感应电流方向由b指向c,当向左进入磁场时,磁通量增加,感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反,垂直纸面向里,用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向。答案:A123454.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中()A.始终有感应电流自a向b流过电流表GB.始终有感应电流自b向a流过电流表GC.先有a→G→b方向的感应电流,后有b→G→a方向的感应电流D.将不会产生感应电流解析:条形磁铁从左边进入螺线管的过程中,在螺线管内产生的磁场方向向右,且穿过螺线管的磁通量不断增加,根据楞次定律,产生的感应电流的方向是a→G→b;条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中,在螺线管中产生的磁场方向仍向右,穿过螺线管的磁通量不断减小,根据楞次定律,产生的感应电流的方向是b→G→a,故C正确。答案:C123455.如图所示,磁铁垂直于铜环所在平面,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.转动解析:铜环只有向右运动,才能阻碍穿过铜环的磁通量的增加。答案:A