第二節(jié)楞次定律右手定則

1、第二節(jié)楞次定律右手定則知識要點(一)楞次定律楞次定律是確定感應電流方向的普遍適用的規(guī)律，它的內(nèi)容是：感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(二)右手定則閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產(chǎn)生的感應電流的方向，導體運動的方向，磁場的方向，這三者方向之間的關系，可簡單地用右手定則來表示。它的內(nèi)容可概括為二十個字：右手放磁場，磁線穿掌心，拇指指運動，四指向電流。它和楞次定律是等效的。疑難分析.應用楞次定律確定感應電流方向的步驟如下：(1)首先明確引起感應電流的磁場在被感應的回路內(nèi)是什么方向；(2)再明確穿過這個回路的磁通量是增大還是減??；(3)然后用楞次定律確定感應

2、電流的磁場方向；(4)最后用右手螺旋定則，根據(jù)感應電流的磁場方向來確定感應電流的方向。以上步驟又可以想象如下：當穿過線圈的磁通量增加時，用右手螺旋定則的大拇指指向原磁場的反方向，則四指所指的方向就是線圈中感應電流的方向。反之，當穿過線圈的磁通量減少時，以大拇指指向原磁場的方向，則四指所指的方向是線圈中感應電流的方向。.右手定則的應用，在B,v,I的方向都垂直時，有的同學會用，但當B,v,I的三者有兩個量不垂直時，則往往感到困難，出現(xiàn)右手不知所措的情況。這時我們往往把B或v進行分解：使其中的一個分量與其他兩個量垂直再用右手定則，而不需考慮一個平行分量。例如閉合電路的一部分導體ab在勻強磁場中作切

3、割磁感運動，有如圖10-15(a),(b),(c)三種情況，我們把它們分別處理畫成圖10-15(d),(e),(f)(或(g)的樣子就可以用右手定則了，判斷的結果是ab導線中有aTb的感應電流方向。.關于左手定則和右手定則的應用。什么情況下用左手定則，什么情況下用右手定則，不少同學有時會感到困難。有人認為：“凡是通電的問題一律用左手定則，凡是感應電流的問題一律用右手定則。”也有人說：“凡是已知電流方向求導線受力方向，即已知I求F的一律用左手定則，已知導線運動方向求電流方向，即已知v求I的一律用右手定則。”這些說法都是錯誤的，其錯誤就在于他們沒有認清兩個定則的實質(zhì)、所適用的不同的現(xiàn)象。圖ID-1

4、5正確的認識是，左手定則反映的是電流（或運動的電荷）在磁場中受力的規(guī)律，因此，只要是講座電流（不管它是外電源通入的電流，還是導線運動時已經(jīng)產(chǎn)生的感應電流）在磁場中受力方向的問題，就用左手定則；而右手定反映的是導線切割磁感線運動（不論這運動是由于外力所產(chǎn)生的還是導線中電流所產(chǎn)生的）產(chǎn)生感應電流的方向的問題。實際問題往往是復雜的，有時既要用左手定則又要用右手定則。如圖10-16中導線受外力F運動過程中，選用右手定則判斷出回路感應電流的方向，AB導線中形成感應電流后，受磁場的安培力作用，還要用左手定則判斷安培力的方向。從圖中看到F安與F方向相反。例題解析.如圖10-17所示，一閉合線圈C,水平放置。

5、當把條形磁鐵的N極突然自上向下插入線圈C的瞬間，線圈C中的感應電流是什么方向？解析：用楞次定律，按四個步驟進行分析。第一，首先明確原磁場的方向。當條形磁鐵的N極處在線圈C的上方時，磁鐵在線圈C中所產(chǎn)生的磁場方向是向下的，這就是原磁場方向。B圖 1。-圖】0 - 17第二，然后明確原磁通的變化。當條形磁鐵的N極突然插入線圈量是增加的，這是因為距離條形磁鐵的磁極越近，磁場越強。第三，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙原來磁通的變化。C中時，線圈C中磁通所以，當磁通量增加時，感應電流的磁場的方向與原磁場的方向相反，是向上的。第四，根據(jù)感應電流的磁場的方向是向上的，所以利用右手螺旋定則，可以確定感應

6、電流的方向如圖中所示，由上向下看，感應電流I是逆時針方向的。.勻強磁場的方向垂直矩形金屬線框abcd。在矩形線框平面內(nèi)有一相切的圓形金屬環(huán)?，F(xiàn)使圓環(huán)向右運動，如圖10-18所示，則圓環(huán)中是否有電流？如果有電流，方向如何?10-18圖1079解析：本題問的是圓環(huán)中有無感應電流，進而問圓環(huán)中電流的方向。應該注意到本題中含有多個閉合電路，若我們只考慮圓環(huán)這個回路，會從圓環(huán)中磁通量沒有變化而得出圓環(huán)中無感應電流這個錯誤結論，應該看到在圓環(huán)向右運動過程中，MabNe,MabNf以及MeNcd,MfNcd等回路中的磁通量都發(fā)生了變化，都可產(chǎn)生感應電流，作為這些回路的一部分的圓環(huán)也應有電流。根據(jù)楞次定律可畫

7、出感應電流方向，如圖10-19所示。當然，我們也可從“切割磁感線”的角度來分析。當圓環(huán)向右運動時，MfN和MeNfB在切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢。應用右手定則可以確定其中的感應電流的方向，也即感應電動勢的方向，用電池符號代表感應電動勢畫在圖上。這樣，就不難看出，整個電路相當于兩個相同的電源并聯(lián)，而MabNmMdcN兩個并聯(lián)的外電路，形成了一個完整的閉合電路，如圖10-20所示。可見，電源電路中有電流流過，方向為NeMeNfMo.圖10-21中，AB,CDEF,GH是四極裸銅線，放在磁場中，EF和GH可以在AB,CD上滑動，當EF向左運動時，GH各怎樣運動，為什么？解析：四條導線圍成閉合電路，當

8、EF向左運動時，穿過電路的磁通量增加，電路中將產(chǎn)生感應電流。由右手定則可知，EF上電流方向為由EtF,即電路中電流方向為逆時針方向，GH電流方向為由HtG;通電導線GH在勻強磁場中受到安培力的作用，根據(jù)左手定則可以判定GH受力方向為水平向左，GH將在磁場力作用下，沿AB,CD兩導線向左運動。方法小結：首先判定閉合電路中產(chǎn)生感應電流，再由右手定則判定感應電流方向，然后由左手定則判定通電導線在磁場中受力方向。本題包含兩類電學問題：“因動而電”與“因電而動。知識拓寬楞次定律本質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的體現(xiàn)。我們還是用大家熟悉的典型例子來加以說明：當磁鐵移近或離開線圈時，線圈中感應電流

9、的方向怎樣？我們知道當磁鐵N極向線圈移動時，如圖10-22(a)所示的線圈中產(chǎn)生感應電流，因此它相當于一根條形磁鐵。它的N極面向磁鐵的N極，這樣兩個N極相互排斥，將阻礙磁鐵向線圈移動；當磁鐵N極離開線圈時，感應電流所產(chǎn)生的磁場使線圈的S極面向磁鐵的N極如圖10-22(b)所示，它們互相吸引，阻礙磁鐵離開線圈。由此可見，感應電流所產(chǎn)生的磁場的作用是反抗磁鐵的運動的。所以，無論是使磁鐵接近或離開線圈，都必須要克服阻礙磁鐵運動的作用而做功，外力做功要消耗能量，這個能量就轉(zhuǎn)化為線圈中感應電流的能量(即電能），這是符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的。由此可見，楞次定律實質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的體

10、現(xiàn)。楞次定律的另一種表達方式是感應電流（或電動勢）反抗著產(chǎn)生它自己的那個原因。換句話說結果（感應電流）總是反抗產(chǎn)生這個結果的原因。說得具體一些：（1）反抗原磁通量變化；（2）反抗（導體的）相對運動；（3）反抗原電流的變化。圖 10-22i h H J .工 i b it! . B.，-下面我們通過實例加以討論。圖10-23（a）中電磁鐵的電路開關K閉合瞬間，銅環(huán)必定向右擺動，可以不考察電池的正負極。這個問題的判斷，若是先判斷銅環(huán)中的電流方向，再用左手定則判斷銅環(huán)受力后銅環(huán)的運動方向，這種方法就顯得繁瑣了。如果考慮穿過銅環(huán)內(nèi)部的磁通量增加時銅環(huán)的運動方向總是阻礙（反抗）內(nèi)部磁通量的增加，所以銅環(huán)

11、必然向右運動。圖10-23（b）中蹄形磁欠與一個鋁框靠得很近，但磁極并不與鋁框接觸。當磁鐵繞自己軸轉(zhuǎn)動時，鋁框中會產(chǎn)生感應電流，其效果是“反抗它與旋轉(zhuǎn)著的磁鐵間的相對運動”，1是鋁框隨著磁鐵沿相同方向轉(zhuǎn)動起來，而且鋁框的轉(zhuǎn)速永遠小于磁鐵的轉(zhuǎn)速。這就是交流電動機的原理。圖E-23Jtl10-24圖10-24所示的電路中，線圈電阻和電源內(nèi)阻不計，燈泡電阻為R,定值電阻也為R,當電鍵K打開時，電路中電流強度為I0,電燈L發(fā)光，但尚未達到正常發(fā)光?，F(xiàn)合上電鍵K后，燈泡L并未立即發(fā)出強光，而是經(jīng)過一段時間后，電流達到穩(wěn)定的2I0才能使燈泡發(fā)出穩(wěn)定的強光。這是因為：電鍵合上后，電阻R被短路，電路電流要增大

12、，使得穿過線圈的磁通量增大，其產(chǎn)生的感應電流將反抗原電流的增大，致使原電路的電流不能立即增大，故燈泡L在電鍵K合上后經(jīng)過一段時間后，才發(fā)出穩(wěn)定的強光，整個電路相當于一個穩(wěn)定的直流電路。練習題一、填空題.楞次定律是從閉合電路中的變化情況來判斷方向的；右手定則是從閉合電路中切割運動的情況來判斷方向的，它們判斷的結果是的。.把一根條形磁鐵從閉合螺線管中的左端插入，由右端抽出，如圖10-25所示。則在磁鐵插入hjni-一司過程中，螺線管內(nèi)感應電流方向是;在磁鐵抽I!I出過程中，螺線管內(nèi)感應電流方向是。J?.閉合線框abcd通過有界的勻強磁場如圖仁x*啊10-26所示，已知磁場寬度s大于線框長度L,那么

13、在導線框通過磁場區(qū)域的整個過程中，在導線框進1110-26入磁場時，導線框內(nèi)感應電流的方向是；而在時導線框內(nèi)無感應電流；在導線框離開磁場時，導線框內(nèi)感應電流的方向是。.圖10-27中，mM,nN兩導線分別和L1,L2兩個線圈組成閉合回路，而且可以在水平光滑導軌上自由滑動，導軌所處的勻強磁場方向如圖。當MM導線向左勻加速滑動時，L2,nN導線開始運動。.金屬棒bc在兩光滑的水平放置的平行金屬導軌上運動時（如圖10-28）,閉合回路AbcD中有方向的感應電流，這時bc棒將受到向的水平力；為使bc棒向右運動，必須對bc棒施加方向向的力，這個力克服做功，在這個過程中能轉(zhuǎn)化成了。、選擇題.關于楞次定律，

14、下列說法中正確的是(A)感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場增強，引起感應電流的磁通量的變化(B)感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場跟引起感應電流的磁場反向(C)感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化(D)感應電流的方向，總是要使感應電流的磁場跟引起感應電流的磁場同向.圖10-29是通電螺線管A套放在閉合螺線管B外的俯視圖。當螺線管A的電路中變阻器P向a端滑動時，所發(fā)生的電磁感應現(xiàn)象正確的是().圖10-30中小線框A,B,C的線度遠小于大線框abcd的線度，并且彼此絕緣，A線框的一半面積在abcd內(nèi)，當K閉合的瞬間，在各小線框內(nèi)()A中無電流，B中有順時針

15、方向感應電流，C中有順時針方向感應電流A中無電流，B中有順時針方向感應電流，C中有逆時針方向感應電流A中有逆時針方向的感應電流，B中有順時針方向感應電流，C中有逆時針方向的感應電流A中有順時針方向的感應電流，B中有逆時針方向感應電流，C中有順時針方向的感應電流圖JU 一鉛.在圖10-31中MNffiPQ是兩條在同一水平面內(nèi)平行的光滑金屬導軌，ef和cd為兩根導體棒，整個裝置放在廣大的勻強磁場中，如果ef在外力作用下，沿導軌運動，回路產(chǎn)生了感應電流，于是cd在磁場力作用下向右運動，那么，感應電流方向以及ef的運動方向分別為()(A)c至ijd,向右(B)c至ijd,向左(C)d至ijc,向右(D

16、)d至ijc,向左.如圖10-32所示，豎直放置的螺線管與導線abcd構成回路，導線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場，螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán)。導線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強度按下列哪一圖所表示的方式隨時間變化時，導體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力？()(B)圖10-33三、實驗題用10 M右圖10-34為“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置。(1)將圖中所缺的導線補接完整。(2)如果在閉合電鍵時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一個，那么合上電鍵后(A)將原線圈迅速插入副線圈時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)一下(B)將原線圈插入副線圈后，電流計指針一直偏在零點右側(C)原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)一下四、說理題如圖10-35所示，在金屬框架上由ab,cd和ef三根金屬棒構成回路，勻強磁場垂直紙面向里。當ab向下運動時，分別用楞次定律的方法，導體切割磁感