高二物理人教版選修3-2課件：第四章 2 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件

第四章電磁感應(yīng)學(xué)案2楞次定律目標(biāo)定位1.正確理解楞次定律的內(nèi)容及其本質(zhì).2.掌握右手定則，并理解右手定則實際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式.3.能夠熟練運(yùn)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向.知識探究自我檢測一、楞次定律

問題設(shè)計根據(jù)如圖1甲、乙、丙、丁所示進(jìn)行電路圖連接與實驗操作，并填好實驗現(xiàn)象記錄表格.知識探究圖1

甲乙丙丁條形磁鐵運(yùn)動的情況N極向下插入線圈S極向下插入線圈S極向上拔出線圈N極向上拔出線圈原磁場方向(向上或向下)

向下向上向下向上穿過線圈的磁通量變化情況(增加或減少)

增加

感應(yīng)電流的方向(在螺線管上俯視)逆時針順時針順時針逆時針增加減少減少感應(yīng)電流的磁場方向(向上或向下)

原磁場與感應(yīng)電流磁場的方向關(guān)系

向上向下向下向上相反相反相同相同(1)分析：感應(yīng)電流的磁場方向是否總是與原磁場方向相反或相同？什么時候相反？什么時候相同？感應(yīng)電流的磁場對原磁場磁通量變化有何影響？答案不一定，有時相反，有時相同；閉合回路中原磁場的磁通量增加時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反；閉合回路中原磁場的磁通量減少時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同；感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化.(2)當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈時兩者的相互作用有什么規(guī)律？答案當(dāng)條形磁鐵插入時，磁鐵與線圈的磁極是同名磁極相對；當(dāng)條形磁鐵拔出時，磁鐵與線圈的磁極是異名磁極相對.即：兩者靠近時，相互排斥；兩者遠(yuǎn)離時，相互吸引.感應(yīng)電流總要阻礙原磁場的相對運(yùn)動.要點(diǎn)提煉1.楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙

磁通量的變化.2.楞次定律中“阻礙”的含義：(1)誰在阻礙——

的磁通量.(2)阻礙什么——阻礙的是穿過回路的

，而不是磁通量本身.引起感應(yīng)電流的感應(yīng)電流磁通量的變化(3)如何阻礙——當(dāng)原磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向

；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向

，“阻礙”不一定是感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，而是“增反減同”.(4)阻礙效果——阻礙并不是阻止，最終增加的還增加，減少的還減少，只是

了原磁場的磁通量的變化.3.從相對運(yùn)動的角度看，感應(yīng)電流的效果是阻礙

(來拒去留).相反相同延緩相對運(yùn)動延伸思考電磁感應(yīng)過程中有電能產(chǎn)生，該電能是否憑空增加？從能量守恒的角度如何解釋？答案從能量守恒的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總是在阻礙著它自己的產(chǎn)生，為了維持感應(yīng)電流，就必須克服這個阻礙作用而做功，使其他形式能量轉(zhuǎn)化成電能，這就是感應(yīng)電流能量的來源.二、楞次定律的應(yīng)用

問題設(shè)計在長直通電導(dǎo)線附近有一閉合線圈abcd，如圖2所示.當(dāng)直導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度I逐漸減小時，試判斷線圈中感應(yīng)電流的方向.請從解答此題的實踐中，體會用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的具體思路.圖2答案線圈abcd中感應(yīng)電流方向為順時針.若要判定感應(yīng)電流方向，需先弄清楚感應(yīng)電流的磁場方向.根據(jù)楞次定律“阻礙”的含義，則要先明確原磁場的方向及其磁通量的變化情況.要點(diǎn)提煉應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟：(1)明確研究對象是哪一個閉合電路.(2)明確

的方向.(3)判斷閉合回路內(nèi)原磁場的

是增加還是減少.(4)由

判斷感應(yīng)電流的磁場方向.(5)由

判斷感應(yīng)電流的方向.原磁場磁通量楞次定律安培定則三、右手定則

問題設(shè)計如圖3所示，導(dǎo)體棒ab向右做切割磁感線運(yùn)動.圖3(1)請用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.答案感應(yīng)電流的方向a→d→c→b→a.(2)能否找到一種更簡單的方法來判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢？(提示：研究電流I的方向、原磁場B的方向、導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度v的方向三者之間的關(guān)系)答案可以用右手定則來判斷.要點(diǎn)提煉1.內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指

，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心

，并使拇指指向?qū)Ь€

的方向，這時四指所指的方向就是

的方向.2.右手定則是楞次定律的特例.(1)楞次定律適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對于磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便.(2)右手定則只適用于導(dǎo)體在磁場中做

運(yùn)動的情況.垂直進(jìn)入運(yùn)動感應(yīng)電流切割磁感線3.當(dāng)切割磁感線時四指的指向就是

的方向，即

的方向(在等效電源內(nèi)，從負(fù)極指向正極).感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢典例精析一、對楞次定律的理解例1關(guān)于楞次定律，下列說法中正確的是(

)A.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的增強(qiáng)B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C.感應(yīng)電流的磁場總是和原磁場方向相反D.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化解析楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，故選D.D二、楞次定律的應(yīng)用例2如圖4所示，足夠長的通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd，則(

)A.若線圈向右平動，其中感應(yīng)電流方向是a→b→

c→dB.若線圈豎直向下平動，無感應(yīng)電流產(chǎn)生C.當(dāng)線圈以ad邊為軸轉(zhuǎn)動時(轉(zhuǎn)動角度小于90°)，其中感應(yīng)電

流方向是a→b→c→dD.當(dāng)線圈向?qū)Ь€靠近時，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d圖4解析先由右手螺旋定則判斷出導(dǎo)線產(chǎn)生的原磁場在線圈處垂直紙面向里，當(dāng)線圈向右平動時，通過線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b，A錯.若線圈豎直向下平動時，磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，B正確.當(dāng)線圈以ad邊為軸轉(zhuǎn)動時，其中感應(yīng)電流方向是a→d→c→b，C錯.當(dāng)線圈向?qū)Ь€靠近時，磁通量增大，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，感應(yīng)電流的方向是a→b→c→d，D正確.故選B、D.答案BD針對訓(xùn)練如圖5所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在勻強(qiáng)磁場中，將它從勻強(qiáng)磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(

)A.向左和向右拉出時，環(huán)中感應(yīng)電流方向相反B.向左和向右拉出時，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時針方向C.向左和向右拉出時，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時針方向D.將圓環(huán)拉出磁場的過程中，當(dāng)環(huán)全部處在磁場中運(yùn)動時，也

有感應(yīng)電流產(chǎn)生圖5解析圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向，取決于圓環(huán)中磁通量的變化情況，向左或向右將圓環(huán)拉出磁場的過程中，圓環(huán)中垂直紙面向里的磁感線的條數(shù)都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場的方向與原磁場方向相同，即都垂直紙面向里，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向沿順時針方向.圓環(huán)全部處在磁場中運(yùn)動時，雖然導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動，但環(huán)中磁通量不變，只有圓環(huán)離開磁場，環(huán)的一部分在磁場中，另一部分在磁場外時，環(huán)中磁通量才發(fā)生變化，環(huán)中才有感應(yīng)電流.B選項正確.答案B三、右手定則的應(yīng)用例3下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是(

)解析題中四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，應(yīng)用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流沿a→d→c→b→a方向，D中電流方向為b→a.故選A.答案A課堂要點(diǎn)小結(jié)12341.(對楞次定律的理解)關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是(

)A.感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，必受磁場阻礙作用C.原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原

磁場同向D.感應(yīng)電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化自我檢測1234解析感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項A正確；閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中平行磁感線運(yùn)動時，不受磁場阻礙作用，選項B錯誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向，選項C錯誤；1234感應(yīng)電流的磁場當(dāng)原磁場增強(qiáng)時跟原磁場反向，當(dāng)原磁場減弱時跟原磁場同向，選項D錯誤.答案A12342.(楞次定律的應(yīng)用)磁場垂直穿過一個圓形線框，由于磁場的變化，在線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，如圖6所示，則以下說法正確的是(

)A.若磁場方向垂直線框向里，則此磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是在增強(qiáng)B.若磁場方向垂直線框向里，則此磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是在減弱C.若磁場方向垂直線框向外，則此磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是在增強(qiáng)D.若磁場方向垂直線框向外，則此磁場的感感應(yīng)強(qiáng)度是在減弱圖61234解析所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時針方向，由安培定則知感應(yīng)電流的磁場垂直紙面向里，由楞次定律中的“增反減同”可知，原因可能是方向垂直紙面向里的磁場正在減弱或是方向垂直紙面向外的磁場正在增強(qiáng)，故選B、C.答案BC12343.(楞次定律的應(yīng)用)如圖7所示，在水平面上有一個閉合的線圈，將一根條形磁鐵從線圈的上方插入線圈中，在磁鐵進(jìn)入線圈的過程中，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵會受到線圈中電流的作用力，若從線圈上方俯視，關(guān)于感應(yīng)電流和作用力的方向，以下判斷正確的是(

)圖71234A.若磁鐵的N極向下插入，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B.若磁鐵的S極向下插入，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C.無論N極向下插入還是S極向下插入，磁鐵都受到向下的引力D.無論N極向下插入還是S極向下插入，磁鐵都受到向上的斥力解析若磁鐵的N極向下插入，穿過線圈的磁通量增加，磁場方向向下，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)磁場方向向上，由右手螺旋定則知，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故A錯誤；1234若磁鐵的S極向下插入，穿過線圈的磁通量增加，磁場方向向上，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)磁場方向向下，由右手螺旋定則知，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故B正確；通電線圈的磁場與條形磁鐵相似，根據(jù)安培定則判斷可知，當(dāng)N極向下插入時，線圈上端相當(dāng)于N極，當(dāng)S極向下插入時，線圈上端相當(dāng)于S極，存在斥力，故C錯誤，D正確.1234導(dǎo)體與磁體的作用力也可以根據(jù)楞次定律的另一種表述判斷：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙導(dǎo)體與磁體間的相對運(yùn)動，無論N極向下插入還是S極向下插入，磁體與線圈的相對位置都在減小，故磁體與線圈之間存在斥力.故C錯誤，D正確.所以選B、D.答案BD12344.(右手定則的應(yīng)用)如圖8所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′，都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電