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3楞次定律[学习目标]1.在探究楞次定律的实验过程中,会提出物理问题、获取和处理信息、得出结论并作出解释、对科学探究过程和结果进行交流,提高自身“科学探究”“科学态度与责任”的物理学科核心素养.2.正确理解楞次定律的内容及其本质.3.知道楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映.4.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.课前预习掌握新知知识梳理一、楞次定律1.实验探究:将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将N极、S极插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流方向如下:2.分析(1)线圈内磁通量增加时的情况图号原磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向(甲).逆时针(俯视).(乙).顺时针(俯视).向下向上向上向下(2)线圈内磁通量减少时的情况图号原磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向(丙).顺时针(俯视).(丁).逆时针(俯视).向下向下向上向上3.归纳结论当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向.相反相同4.楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的总要阻碍引起感应电流的的变化.二、右手定则1.内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从进入,并使拇指指向的方向,这时所指的方向就是感应电流的方向.如图所示.垂直掌心导线运动四指磁场磁通量2.适用范围:右手定则适用于闭合回路中导体做时产生感应电流的情况.一部分切割磁感线运动科学思维1.思考判断(1)感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反.()√(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化.()(3)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗.()(4)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用.()(5)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心.()(6)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律,又可使用右手定则.()×√×××2.思维探究(1)当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场如何阻碍其增加?当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场如何阻碍其减少?答案:感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相反.感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相同.(2)试归纳比较左手定则、右手定则、安培定则分别用来判断哪个量的方向.答案:左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向,右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向,安培定则用于判断电流的磁场方向.课堂探究突破要点要点一楞次定律的理解[探究导学](1)螺线管相当于条形磁铁,(甲)图中磁铁靠近螺线管,螺线管的N,S极与磁铁的N,S极相同还是相反?螺线管与磁铁之间是引力还是斥力?(2)图(乙)中磁铁远离螺线管,螺线管的N,S极与磁铁的N,S极相同还是相反?螺线管与磁铁之间是引力还是斥力?(3)从相对运动的角度看,两者之间的磁场力是有利于它们的相对运动还是阻碍它们的相对运动?答案:(1)如图所示,图(甲)中螺线管的N,S极与磁铁的N,S极相反,螺线管与磁铁之间是斥力.(2)如图所示,图(乙)中螺线管的N,S极与磁铁的N,S极相同,螺线管与磁铁之间是引力.(3)从相对运动的角度看,两者之间的磁场力阻碍它们的相对运动.[要点归纳]1.因果关系:闭合导体回路中磁通量的变化是因,产生感应电流是果;原因产生结果,结果又反过来影响原因.2.能量关系:楞次定律符合能量守恒定律.感应电流的磁场在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管间的相对运动的过程中,产生感应电流,机械能转化成了电能.3.楞次定律中“阻碍”的含义[例1]一灵敏电流计(电流表),当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联.(1)图(a)的实验中,线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向(选填“相同”或“相反”);灵敏电流计指针的偏转方向为(选填“偏向正极”或“偏向负极”).(2)图(b)的实验中,线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向(选填“相同”或“相反”);磁铁下方的极性是(选填“N极”或“S极”).(3)图(c)的实验中,线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向(选填“相同”或“相反”);磁铁的运动方向是(选填“向上”或“向下”).(4)图(d)的实验中,线圈从上向下看的电流方向是(选填“顺时针”或“逆时针”).核心点拨:(1)由“阻碍”的效果确定感应电流的磁场或磁铁的磁场方向.(2)由安培定则确定感应电流方向.解析:(1)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增加,原磁场方向向下,根据楞次定律可知线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向相反,则感应电流方向俯视为逆时针方向,从正接线柱流入电流计,指针偏向正极.(2)由题图可知,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则,感应电流的磁场方向向下,又磁通量增加,根据楞次定律可知线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向相反,所以磁铁下方为S极.(3)磁场方向向下,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则,感应电流的磁场方向向下,由于线圈中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向相同,根据楞次定律可知,磁通量减小,磁铁向上运动.(4)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增加,原磁场方向向上,根据楞次定律感应电流方向(俯视)为顺时针方向.答案:(1)相反偏向正极(2)相反S极(3)相同向上(4)顺时针学霸笔记“阻碍”与“相反”“阻止”的区别(1)“阻碍”不是“相反”,当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同).(2)“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”.(教师备用)例1-1:关于感应电流的方向,以下说法中正确的是()A.感应电流的方向总是与原电流的方向相反B.感应电流的方向总是与原电流的方向相同C.感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化D.感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反C解析:由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化,故C正确;如果原磁场中的磁通量是增大的,则感应电流的磁场就与它相反,来阻碍它的增大,如果原磁场中的磁通量是减小的,则感应电流的磁场就与它相同,来阻碍它的减小,故A,B,D错误.[针对训练1-1](2019·河北邢台月考)在电磁感应现象中,下列说法正确的是()A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化A解析:根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化,阻碍不是阻止,只是延缓了原磁场磁通量的变化,故A正确,C,D错误;感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是“增反减同”,故B错误.要点二楞次定律的应用[探究导学]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.(1)圆环的磁场方向如何?将圆环向右拉出匀强磁场,圆环的磁通量如何变化?(2)用什么规律来确定环中感应电流磁场的方向?用什么规律来确定环中感应电流的方向?(3)将圆环向右拉出匀强磁场,环中感应电流方向是怎样的?答案:(1)垂直纸面向里;减小.(2)楞次定律;安培定则.(3)沿顺时针方向.[要点归纳]运用楞次定律判定感应电流的思路图中描述了磁通量变化、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.[例2](2019·湖南永州月考)电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电D思维导图解析:在磁铁自由下落,N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁通量方向向下且在增大,根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上,利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针绕向(由上向下看),流过R的电流方向为从b到a,电容器下极板带正电.选项D正确.明确穿过线圈的磁通量及其变化情况判断线圈中感应电流的磁场方向判断线圈中感应电、流的方向学霸笔记楞次定律中“阻碍”的表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——增反减同.(2)应用楞次定律解题的一般步骤:明确增减和方向,增反减同切莫忘,安培定则来判断,四指环绕是流向.(3)涉及相对运动时,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.(教师备用)例2-1:(多选)如图所示,通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd,当通电导线L运动时,以下说法正确的是()A.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcdaB.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcbaC.当导线L向右平移时(未到达ad),导体框abcd中感应电流的方向为abcdaD.当导线L向右平移时(未到达ad),导体框abcd中感应电流的方向为adcbaAD解析:当导线L向左平移时,闭合导体框abcd中磁场减弱,磁通量减少,abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少,由于导线L在abcd中产生的磁场方向垂直纸面向里,所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里,由安培定则可知感应电流的方向为abcda,选项A正确,B错误;当导线L向右平移时,闭合电路abcd中磁场增强,磁通量增加,abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加,可知感应电流的磁场为垂直纸面向外,再由安培定则可知感应电流的方向为adcba,选项D正确,C错误.[针对训练2-1](2019·河南南阳月考)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流的方向是()A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→bD解析:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下,且磁通量增加.由楞次定律的“增反减同”可知,线圈中的感应电流产生的磁场方向向上,应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),则通过电流计的电流方向为b→G→a;同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中,磁场方向向下,且磁通量减小,由楞次定律可得,线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视),则通过电流计的电流方向为a→G→b,故D正确.要点三右手定则的应用[探究导学]如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.(2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢?答案:(1)感应电流的方向a→d→c→b→a.(2)可以用右手定则来判断.[要点归纳]右手定则是楞次定律的特例(1)楞次定律适用于各种电磁感应现象,对于磁感应强度B随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便.(2)右手定则只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况.[例3](多选)如图所示,导体AB,CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通,当导体棒AB向左移动时()A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动AD思维导图解析:由右手定则可判断AB中感应电流方向是A→B,则CD中电流方向是C→D,由左手定则可判定,CD因受到向右的安培力作用而向右移动,故选项A,D正确.根据AB切割磁感线情况确定AB(或CD)中感应电流方向确定CD受安培力方向确定CD的运动方向学霸笔记三个定则的应用对比(1)切割磁感线产生感应电流(v,B→I安)→右手定则.(2)电流受到的安培力(I,B→F安)→左手定则.(3)电流产生磁场(I→B)→安培定则.(教师备用)例3-1:如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里.导体棒的