高中物理 2.1 感應(yīng)電流的方向 3 魯科選修32

第1節(jié)感應(yīng)電流的方向.課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得出楞次定律，體會(huì)實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣，提高分析問(wèn)題的能力．2．理解楞次定律，體會(huì)認(rèn)識(shí)規(guī)律的過(guò)程，提高想象力和推理探究能力．3．掌握右手定則，并會(huì)用右手定則和楞次定律判定感應(yīng)電流的方向．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.理解楞次定律、右手定則．2．利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．.

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第1節(jié)課前自主學(xué)案.課前自主學(xué)案一、探究感應(yīng)電流的方向1．實(shí)驗(yàn)裝置圖2－1－1.2．探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)記錄甲丙乙丁條形磁鐵運(yùn)動(dòng)情況N極向下插入線圈N極向下拔出線圈S極向下插入線圈S極向下拔出線圈原磁場(chǎng)方向向下_______向上向上穿過(guò)線圈的磁通量變化情況增加減少________減少電流表指針偏轉(zhuǎn)方向左偏右偏右偏左偏感應(yīng)電流在線圈中的流向自下而上_________自上而下自下而上感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上________向下_______原磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向關(guān)系相反________________相同磁體間的作用情況________吸引排斥_______向下增加自上而下向下向上相同相反排斥吸引.3.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)首先查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系．(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)根據(jù)_____定則和感應(yīng)電流方向判定．(3)磁體間的相互作用，可以將產(chǎn)生感應(yīng)電流的線圈等效為條形磁鐵，則要據(jù)同名磁極相互_____異名磁極相互______判斷．安培排斥吸引.4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一是當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向_____；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向_____，這種情況可由圖2－1－2表示．二是磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者_(dá)____，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者_(dá)____相反相同相反相同．.圖2－1－2.思考感悟1．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)方向相同嗎？提示：不是，由上面的實(shí)驗(yàn)分析可知，當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反；磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同．.二、楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要______引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．阻礙.三、右手定則1．判定方法伸開右手，讓拇指與其余四指在同一個(gè)平面內(nèi)，使拇指與并攏的四指______；讓磁感線垂直穿入手心，使拇指指向_______________，其余四指所指的方向就是_________的方向．2．適用范圍適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．垂直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向感應(yīng)電流.思考感悟2．應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流方向時(shí)，四指所指的方向是高電勢(shì)端還是低電勢(shì)端？提示：高電勢(shì)端，因四指所指為電源內(nèi)部電流，故為高電勢(shì)端．.核心要點(diǎn)突破一、楞次定律的理解及應(yīng)用1．因果關(guān)系：楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果反過(guò)來(lái)影響原因．.2．“阻礙”的理解.3．應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的思路(1)明確研究對(duì)象是哪一個(gè)閉合電路．(2)明確原磁場(chǎng)的方向．(3)判斷閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量是增加還是減少．(4)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向．(5)由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向．.4．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”的作用，正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，常見的情況有以下四種：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)；(2)阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)；(3)通過(guò)改變線圈面積來(lái)“反抗”(擴(kuò)大或縮小)；(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象在下一節(jié)學(xué)習(xí))．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．根據(jù)楞次定律知：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定是(

)A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化D．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同解析：選C.由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，兩磁場(chǎng)方向關(guān)系滿足“增反減同”，故選項(xiàng)C正確．.二、楞次定律與右手定則的比較1．從研究對(duì)象來(lái)說(shuō)：楞次定律研究的是閉合回路，右手定則研究的是閉合回路的一部分，即切割磁感線的那一段導(dǎo)體．2．從應(yīng)用范圍來(lái)說(shuō)：楞次定律一般應(yīng)用于由磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(包括導(dǎo)體切割磁感線的情況)，而右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．3．從產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)說(shuō)：由楞次定律得出的是，閉合回路相當(dāng)于電源；由右手定則得出的是，部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源．.特別提醒：(1)在電磁感應(yīng)中，無(wú)論電路是否閉合，都可以假定電路是閉合的，則電路不閉合時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，跟電路閉合時(shí)感應(yīng)電流的方向是相同的．即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向就是感應(yīng)電流的方向．(2)部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是從低電勢(shì)指向高電勢(shì)的．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場(chǎng)的影響．則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空(

)A．由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下B．由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下C．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由下向上D．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬桿中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解析：選A.地球赤道上空的地磁場(chǎng)分布如圖所示(俯視圖)．飛機(jī)下的細(xì)金屬桿只能看到一個(gè)剖面，當(dāng)飛機(jī)由東向西飛行時(shí)，由右手定則可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由上向下，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)飛行方向由南向北(或由北向南)時(shí)，金屬桿不切割磁感線，故不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C、D錯(cuò)誤，故選A..三、楞次定律與能量守恒1．電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化圖2－1－3電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的能量(電能)不能無(wú)中生有，只能從其他形式的能量轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)，外力克服磁場(chǎng)力做功，正是這個(gè)轉(zhuǎn)化的量度，如圖2－1－3所示，當(dāng)條形磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生圖示方向的電流，而這個(gè)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)條形磁鐵產(chǎn)生斥力，阻礙條.形磁鐵的靠近，必須有外力克服這個(gè)斥力做功，它才能移近線圈；當(dāng)條形磁鐵離開線圈時(shí)，感應(yīng)電流方向與圖中所示方向相反，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁鐵產(chǎn)生引力，阻礙條形磁鐵的離開．這里外力做功的過(guò)程就是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程．2．電磁感應(yīng)中的能量守恒“阻礙”的結(jié)果，是實(shí)現(xiàn)了其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化，如果沒(méi)有“阻礙”，將違背能量守恒定律，可以得出總能量增加的錯(cuò)誤結(jié)論．所以楞次定律體現(xiàn)了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化與守恒，能量守恒定律也要求感應(yīng)電流的方向服從楞次定律．.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3.如圖2－1－4所示，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿與一個(gè)上弧長(zhǎng)為l0、下弧長(zhǎng)為d0的金屬線框的中點(diǎn)連接并懸掛于O點(diǎn)，懸點(diǎn)正下方存在一個(gè)上弧長(zhǎng)為2l0、下弧長(zhǎng)為2d0的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且d0?L.先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進(jìn)入磁場(chǎng)，忽略空氣阻力和摩擦力．下列說(shuō)法正確的是(

).圖2－1－4.A．金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→b→c→d→aB．金屬線框離開磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→aC．金屬線框dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)與ab邊離開磁場(chǎng)的速度大小總是相等D．向左擺動(dòng)進(jìn)入或離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，所受安培力方向向右；向右擺動(dòng)進(jìn)入或離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，所受安培力方向向左.解析：選D.當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，dc邊切割磁感線，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的方向?yàn)椋篴→d→c→b→a；當(dāng)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，同理可判其感應(yīng)電流的方向?yàn)椋篴→b→c→d→a，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)；線框dc邊(或ab邊`)進(jìn)入磁場(chǎng)或離開磁場(chǎng)時(shí)，都要切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)與ab邊離開磁場(chǎng)的速度大小不相等，C錯(cuò)；由“來(lái)拒去留”知，D對(duì)．.課堂互動(dòng)講練類型一某實(shí)驗(yàn)小組用如圖2－1－5所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證楞次定律．當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過(guò)固定的線圈時(shí)，通過(guò)電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是(

)A．a(chǎn)→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b例1楞次定律的應(yīng)用圖2－1－5.【精講精析】①確定原磁場(chǎng)的方向：條形磁鐵在穿入線圈的過(guò)程中，磁場(chǎng)方向向下．②明確回路中磁通量變化情況：向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反減同”可知：線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上．④應(yīng)用安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針(俯視)，即：從b→G→a.同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈過(guò)程中，向下的磁通量減小，由楞次定律可得：線圈中將產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流(俯視)，電流從a→G→b..【答案】

D【規(guī)律總結(jié)】應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，一般步驟也可概括為下列四句話：“明確增減和方向，‘增反減同’切莫忘，安培定則來(lái)判斷，四指環(huán)繞是流向”．.如圖2－1－6所示，水平放置的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)＝1m，左端接有定值電阻R＝2Ω.金屬棒PQ與導(dǎo)軌良好接觸，PQ的電阻為r＝0.5Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F＝2N作用下運(yùn)動(dòng)．求：類型二右手定則的應(yīng)用例2圖2－1－6.(1)棒PQ中感應(yīng)電流的方向；(2)棒PQ中哪端電勢(shì)高；(3)棒PQ所受安培力方向；(4)棒PQ的最大速度．【精講精析】棒PQ在恒力F作用下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因而受安培力作用，隨著速度的增大，安培力也增大，當(dāng)安培力大小與恒力F相等時(shí)，棒PQ將做勻速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最大．(1)由右手定則知感應(yīng)電流方向?yàn)镼→P.(2)棒PQ運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，因電源內(nèi)部電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，所以P端電勢(shì)高于Q端電勢(shì)．..【答案】

(1)Q→P

(2)P端(3)向左(4)5m/s【規(guī)律總結(jié)】

(1)根據(jù)不同的條件，合理選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)判斷感應(yīng)電流的方向．用右手定則判斷時(shí)，把切割磁感線的導(dǎo)體作為電源，在電源內(nèi)部，電流從低電勢(shì)(負(fù)極)流向高電勢(shì)(正極)．(2)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律來(lái)判定．只是不少情況下，不如用右手定則判定來(lái)得方便簡(jiǎn)單．.類型三電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題如圖2－1－7所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電阻為R，現(xiàn)將線框以與ab邊垂直且以水平向右的速度v勻速穿過(guò)一寬度為2L、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，整個(gè)過(guò)程中ab、cd兩邊始終保持與磁場(chǎng)邊界平行．從cd邊剛與磁場(chǎng)左邊界重合時(shí)開始計(jì)時(shí)，若規(guī)定電流沿abcda流動(dòng)的方向?yàn)檎较?，試畫出線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象．例3.圖2－1－7【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)先判斷感應(yīng)電流的方向．(2)計(jì)算出每個(gè)時(shí)間段感應(yīng)電流的大小．..【答案】見自主解答.圖2－1－8.變式訓(xùn)練(2020年高考海南卷)如圖2－1－9，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿O′O方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t＝0時(shí)刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線可能正確的是(

).圖2－1－9圖2－1－10.解析：選B.當(dāng)線框左邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框上的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，直至線框右邊完全進(jìn)入磁場(chǎng)；當(dāng)右邊一半進(jìn)入磁場(chǎng)，左邊一半開始出磁場(chǎng)，此后線圈中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針．當(dāng)線框左邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度均勻增加，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均勻增加，當(dāng)左邊完全進(jìn)入磁場(chǎng)，右邊還沒(méi)有進(jìn)入時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流達(dá)最大，且直到右邊將要進(jìn)入磁場(chǎng)這一段時(shí)間內(nèi)均不變，當(dāng)右邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，左邊開始出磁場(chǎng)，這時(shí)切割磁感線的有效長(zhǎng)度均勻減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均減小，且左、右兩邊在磁場(chǎng)中長(zhǎng)度相等時(shí)為零，之后再反向均勻增加至左邊完全出來(lái)，到右邊到達(dá)左邊界時(shí)電流最大且不變，直到再次減小．故B正確．.知能優(yōu)化訓(xùn)練.本部分內(nèi)容講解結(jié)束點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄按ESC鍵退出全屏播放謝謝使用..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:10PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:10PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊