第3課時(shí)：楞次定律

楞次定律——判定感應(yīng)電流方向的定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)論舉例應(yīng)用本節(jié)綜述總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

研究閉合電路中磁通量的變化與產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材NS+G實(shí)驗(yàn)步驟

在下面的實(shí)驗(yàn)中，我們將用磁通量變化的概念研究確定感應(yīng)電流方向的規(guī)律。步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟7+G實(shí)驗(yàn)步驟1查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。電路如圖所示：電流由正接線柱注入，電流表指針向正接線柱方向偏轉(zhuǎn)。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)步驟2判明螺線管的繞向，如圖所示+GNS實(shí)驗(yàn)步驟3將電流表和螺線管連成如圖所示的電路將條形磁鐵北極向下插入線圈，將觀察到的現(xiàn)象填入表中。實(shí)驗(yàn)步驟4NS+GGN抽象化演示將條形磁鐵北極向上撥出線圈，將觀察到的現(xiàn)象填入表中。實(shí)驗(yàn)步驟5NS+GNG抽象化演示將條形磁鐵南極向下插入線圈，將觀察到的現(xiàn)象填入表中。實(shí)驗(yàn)步驟6NS+GSG抽象化演示將條形磁鐵南極向上撥出線圈，將觀察到的現(xiàn)象填入表中。實(shí)驗(yàn)步驟7NS+GGS抽象化演示N極插入N極拔出S極插入S極拔出示意圖原磁場(chǎng)方向原磁場(chǎng)的磁通量變化感應(yīng)電流方向(俯視）感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下減小順時(shí)針向下向上向上減小逆時(shí)針向上增加S向下增加逆時(shí)針向上增反減同N向下GGNGSG順時(shí)針向下實(shí)驗(yàn)結(jié)論

當(dāng)原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁場(chǎng)的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。B感Φ原增減與B原與B原阻礙變化反同

楞次(1804～1865)俄國(guó)物理學(xué)家和地球物理學(xué)家.16歲時(shí)以優(yōu)異成績(jī)從中學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入大學(xué),26歲當(dāng)選為俄國(guó)科學(xué)院候補(bǔ)院士,30歲時(shí)升為正式院士,并被其他院士推選為圣彼得堡大學(xué)第一任校長(zhǎng).學(xué)生中的“物理學(xué)家”楞次在中學(xué)時(shí)期就酷愛(ài)物理學(xué)，成績(jī)突出。1820年他以優(yōu)異成績(jī)考入杰普特大學(xué)，學(xué)習(xí)自然科學(xué)。1823年他還在三年級(jí)讀書(shū)，就因?yàn)槲锢沓煽?jī)優(yōu)秀被校方選中，以物理學(xué)家的身分參加了環(huán)球考察。1828年2月16日，楞次向彼得堡皇家科學(xué)院作了考察成果匯報(bào)，由于報(bào)告生動(dòng)、出色，被接收為科學(xué)院研究生。楞次

感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律：“阻礙”的含義?

思考：誰(shuí)起阻礙作用？阻礙什么？怎么阻礙？⒈誰(shuí)起阻礙作用？⒉阻礙什么？⒊怎么阻礙？感應(yīng)電流的磁場(chǎng)引起感應(yīng)電流的磁通量的變化即：原磁通量的變化（不是原磁場(chǎng)，也不是原磁通量）

當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向方向相反；感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“反抗”原磁通量的增加。

當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向方向相同；感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“補(bǔ)償”原磁通量的增加。增

反

減

同GNSSN從相對(duì)運(yùn)動(dòng)看，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。N來(lái)拒去留GNGSGNSSSN阻礙是阻而未止阻礙不是相反、不是反抗⒋阻礙的結(jié)果：只是減緩了磁通量的變化這種變化將繼續(xù)進(jìn)行，最終結(jié)果不受影響⒌阻礙與阻止、相反的區(qū)別原磁通量的變化是引起感應(yīng)電流的必要條件，若這種變化被阻止了，就不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流了?！白璧K”既不是阻礙原磁場(chǎng)，也不是阻礙原來(lái)的磁通量，而是指感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)磁通量的增加或減少，所以與原磁場(chǎng)方向可能相反也可能相同，即“反抗”原磁通量的增加、補(bǔ)償原磁通量的減少。⑵符合能量守恒定律：阻礙的作用是克服磁場(chǎng)力做功，把其他形式的能量(或其他電路的電能)轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)為感應(yīng)電流所在電路，沒(méi)的電能，沒(méi)有這種阻礙就不能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。⒍楞次定律包含兩層意思：⑴因果關(guān)系：閉合電路中的磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的出現(xiàn)是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，簡(jiǎn)單的說(shuō)，只有當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)。思考：已知如圖，通電直導(dǎo)線與矩形線圈在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線時(shí)，判斷線圈中感應(yīng)電流的方向，并總結(jié)判斷感應(yīng)電流的步驟。vI分析：⑴原磁場(chǎng)的方向：向里⑵原磁通量變化情況：減小⑶感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向：向里⑷感應(yīng)電流的方向：順時(shí)針明確研究對(duì)象原磁通量變化?原磁場(chǎng)方向?楞次定律感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流方向楞次定律的應(yīng)用步驟安培定則法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖所示，軟鐵環(huán)上繞有A、B兩個(gè)線圈，當(dāng)A線圈電路中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，線圈B中的感應(yīng)電流沿什么方向?B原減Φ同向B感I感“增反減同”逆時(shí)針逆時(shí)針NS例1：如圖所示，條形磁鐵水平放置，金屬圓環(huán)環(huán)面水平，從條形磁鐵附近自由釋放，分析下落過(guò)程中圓環(huán)中的電流方向。例2：如圖所示，固定的金屬環(huán)和螺線管正對(duì)放置。螺線管中有電流。要使金屬環(huán)中出現(xiàn)如圖所示的感應(yīng)電流，則螺線管中的電流方向和大小如何？分析：⑵若螺線管中的電流是從b流進(jìn)，a流出，電流應(yīng)增大;ab⑴若螺線管中的電流是從a流進(jìn)，b流出，電流應(yīng)變小;減同增反例3：兩平行長(zhǎng)直導(dǎo)線都通以相同電流，線圈abcd與導(dǎo)線共面，當(dāng)它從左到右在兩導(dǎo)線之間移動(dòng)時(shí)，其感應(yīng)電流的方向是?●●●●●●●●⑷線圈中感應(yīng)電流的方向始終為順時(shí)針?lè)较?。⑴線圈所在空間內(nèi)的磁場(chǎng)分布如圖，⑵當(dāng)線圈從左往右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)它的磁通量先減小，原磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，所以感?yīng)磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，由安培定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍虎呛髞?lái)磁通量又逐漸增大，原磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，所以感?yīng)磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，由安培定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?。acbd分析：例4：已知如圖，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放在水平光滑的導(dǎo)軌上的兩平行導(dǎo)線aa’、bb‘,其中aa’受外力作用而向左運(yùn)動(dòng)，試分析導(dǎo)線bb’向哪邊運(yùn)動(dòng)？ⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹaa’bb’Vaa’向左運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線框aa’b’b的磁通就會(huì)增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通應(yīng)阻礙穿過(guò)線框的原磁通的增加，故bb’也會(huì)向左運(yùn)動(dòng)。即“去”“留”。分析：例5：如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，放置一水平光滑金屬框架，有一根金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，在外力F的作用下勻速向右運(yùn)動(dòng)，分析此過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的情況。abF⑴由楞次定律判定ab棒上感應(yīng)電流的方向應(yīng)由a⑵由左手定則判斷ab在磁場(chǎng)中受到的安培力的方向是水平向左的。外力做正功，消耗外界能量，完全用來(lái)克服安培力做功，轉(zhuǎn)化成閉合回路中的電能，最后轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。分析：b楞次定律的內(nèi)容：從磁通量變化看感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化從相對(duì)運(yùn)動(dòng)看感應(yīng)電流總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)總結(jié)歸納ΔφI感

B感

產(chǎn)生阻礙產(chǎn)生楞次定律中“阻礙”的含意：楞次定律中的因果關(guān)系：不是相反、不是阻止；可理解為“增反減同”，“結(jié)果”反抗“原因”“來(lái)拒去留”“增縮減擴(kuò)”如何判定I方向楞次定律相對(duì)運(yùn)動(dòng)增反減同來(lái)拒去留磁通量變化能量守恒

當(dāng)閉合導(dǎo)體的一部分做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，怎樣判斷感應(yīng)電流的方向?假定導(dǎo)體棒AB向右運(yùn)動(dòng)⒈我們研究的是哪個(gè)閉合電路?⒉穿過(guò)這個(gè)閉合電路的磁通量是增大還是減小?⒊感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向?⒋導(dǎo)體棒AB中的感應(yīng)電流沿哪個(gè)方向?ABEF增大垂直紙面向外向上⒉適用范圍:閉合電路一部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.⒈右手定則:伸開(kāi)右手,使拇指與其余四指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,

拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.⒈在圖中CDEF是金屬框，當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)用楞次定律判斷ABCD和ABFE兩個(gè)電路中感應(yīng)電流的方向。我們能不能用這兩個(gè)電路中的任一個(gè)來(lái)判定導(dǎo)體AB中感應(yīng)電流的方向？ABCD中感應(yīng)電流方向：A→B→C→D→AABFE中感應(yīng)電流方向：A→B→F→E→AAB中感應(yīng)電流方向：A→B⑴楞次定律適用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的一切情況;右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線.“右手定則”是“楞次定律”的特例⑵在判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流時(shí)右手定則與楞次定律是等效的,右手定則比楞次定律方便?！坝沂侄▌t”與“楞次定律”判斷“力”用“左手”,

判斷“電”用“右手”.“左手定則”與“右手定則”“四指”和“手掌”的放法和意義是相同的，唯一不同的是拇指的意義.因電而動(dòng)因動(dòng)而電⒉如圖,導(dǎo)線AB和CD互相平行,在閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)導(dǎo)線CD中感應(yīng)電流的方向如何?ABSCDGI××××××××××?????增反減同⒊一水平放置的矩形閉合線圈abcd，在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近豎直下落，由圖示位置Ⅰ經(jīng)過(guò)位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ．在這個(gè)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流：A.沿abcd流動(dòng)B.沿dcba流動(dòng)C.