感生电流的方向——楞次定律

第十四章电磁感应电磁波感生电流的方向——楞次定律·1·第十四章感生电流的方向—楞次定律【教学目标】⑴掌握楞次定律，会应用楞次定律判定感应电流的方向。⑵通过观察实验现象，探索物理规律，培养学生观察、思考、归纳、总结的逻辑思维能力。⑶从能量守恒的角度理解电磁感应现象和楞次定律，进一步认识能的转化和守恒定律的普遍意义。【课时】1课时【重点难点】重点：楞次定律。难点：会应用楞次定律判定感应电流的方向。【教学过程】复习提问：产生感应电流的条件是什么？生：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。师：(出示螺线管、大型演示电流计和条形磁铁。)请同学们注意观察(见图1)，当我把条形磁铁插入螺线管，放在螺线管中不动和从螺线管中拔出时，在这三个过程中电流表的指针是否发生偏转，并解释偏转或不偏转的原因。引入新课在刚才的实验中，我们看到电流表的指针有时向左偏，有时向右偏。这表明在不同的情况下，感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向遵循什么规律呢？(板书课题)感应电流的方向楞次定律我们再比较细致地重做一下刚才做过的实验，通过观察实验现象来寻求感应电流遵循的规律。[演示实验](1)交待线圈的绕线方向(板画)；(2)用干电池确定电流表的指针偏转方向和电流方向的关系(板画)；(3)把条形磁铁的N极向下插入线圈中，并从线圈中拔出；把条形磁铁的S极向下插入线圈中，并从线圈中拔出。[投影]第十四章电磁感应电磁波感生电流的方向——楞次定律·2·[每次实验后都要求学生回答电流表指针的偏转方向和据此确定的感应电流的方向，并在相应的投影图形(见图2)上用箭头表示出来。]为了找出规律，我们对实验现象作进一步分析。由于磁铁的运动，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。感应电流又要产生磁场。这时线圈中同时存在两个磁场：磁铁的磁场和感应电流的磁场。我们先来研究一下，这两个磁场之间有什么联系。师：请同学们讨论一下，根据刚才的实验结果来填以下表格，从中可找出什么规律？(学生讨论，教师巡视、启发，然后由学生填表格，总结规律。)结论：当磁通量φ增大时，B1与B2反向。当磁通量φ减小时，B1与B2同向。师：两个磁场有时反向有时同向，它们之间有什么内在的联系呢？当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。这时感应电流的磁场对正在增大的磁通量起什么作用呢？生：起抵消作用。师：这时感应电流的磁场把正在增大的磁通量抵消了一部分，也就是阻碍磁通量的增大。(在投影的结论第一行后面增加：“→阻碍磁通量φ增大”)反之，当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。这时感应电流的磁场对正在减小的磁通量又起什么呢？生：起补充作用。师：确实如此。这时感应电流的磁场对正在减小的磁通量加以补偿，也就是阻碍磁通量的减小。(在投影的结论第二行后面增加：“→阻碍磁通量φ减小。”)综上所述，这两个磁场的关系是：磁铁磁场的变化产生感应电流，而感应电流的磁场又阻碍引起感应电流的磁通量变化。(把投影中的“→阻碍磁通量φ增大”和“→阻碍磁通量φ减小”换成“阻碍磁通量φ变化”。)请一位同学把我们从实验中找出的规律完整地叙述一遍。生：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。师：这条关于感应电流的规律最早是由德国物理学家楞次在150多年前发现的。所以叫做楞次定律。(板书)1．楞决定律的内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。师：楞次定律阐明了“感应电流的磁场”和“引起感应电流的磁场”这两个磁场的相互作用。我们能不能利用这一点来判定感应电流的方向呢？请同学们结合下面的例题讨论第十四章电磁感应电磁波感生电流的方向——楞次定律·3·一下。[投影]在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向。(学生讨论。)生：可以判断出感应电流的方向是：a→b→d→C。师：我们能不能从解答上例的实践中，总结出用楞次定律判定感应电流方向的具体方法、步骤？生：首先要确定穿过闭合电路的磁场方向和磁通量是增大还是减小，然后就可确定感应电流的磁场方向，最后根据感应电流的磁场方向来判定感应电流的方向。(板书)2．判定感应电流方向的步骤：(l)确定引起感应电流的磁场方向和穿过闭合电路的磁通量的增减情况。(2)确定感应电流的磁场方向。(3)确定感应电流的方向。[练习]我们在初中学过用右手定则来判定感应电流的方向。下面，请大家看道例题，能不能分别用楞次定律和右手定则来判定感应电流的方向。[投影]如图所示，让闭合线圈abcd由位置I通过一个匀强磁场运动到位置Ⅱ，线圈在运动过程中，什么时候有感应电流产生？感应电流的方向如何？生：在两段时间内有感应电流产生：(1)从bd边进入磁场到线圈全部进入磁场的过程中有感应电流产生。用楞次定律判定，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，感应电流的方向是从c→d→b→a→c。用右手定则判定，感应电流的方向也是c→d→b→a→c；(2)从bd边出磁场到线圈全部离开磁场的过程中也有感应电流产生。由楞次定律判定感应电流的方向是从d→c→a→b→d；用右手定则判定的感应电流的方向也是一样的。师：用右手定则判定感应电流的方向跟用楞次定律得出的结果是完全一致的。可以把右手定则看做是楞次定律的特殊情况。要判定导体作切割磁感线运动时所产生的感应电流的方向，用右手定则往往比用楞次定律简便。这两种方法都要掌握好。下面我们再来观察一个实验现象。[演示实验](出示楞次定律演示仪，见图5)这个装置有两个很轻的铝环，其中一个是闭合的，另一个是断开的。用横梁支起，可以在支座上自由转动。请大家注意观察，如果用条形磁铁的任一极分别接近两个圆环，会发生什么现象？怎样解释观察到的现象？第十四章电磁感应电磁波感生电流的方向——楞次定律·4·生：磁铁的N极接近闭合圆环A时，圆环要远离磁铁；而磁铁的N极接近断开的圆环B时，圆环静止不动。大概是因为磁铁接近闭合圆环时产生感应电流的缘故。师：当磁铁的N极接近闭合圆环A时，穿过圆环的磁通量增大，感应电流的磁场和磁铁的磁场方向相反。这就好像两个条形磁铁的同名磁极相对，互相排斥，所以圆环A要离开磁铁。由于产生感应电流的圆环和磁铁之间产生互相排斥的力，磁铁接近圆环就要克服排斥力做功，在此过程中，外部的机械能转化为感应电流的电能。在一切电磁感应现象中都同时存在能量的转化。(板书)3．电磁感应现象中能量的转化：(1)电磁感应现象是其他形式的能转化为电能的现象。师：楞次定律表明感应电流总是在阻碍着它自己的产生。因此为了得到感应电流就必须克服这种阻碍作用做功，使其他形式的能转化为电能。所以楞次定律跟能的转化和守恒定律是相符的。(2)楞次定律符合能的转化和守恒定律。师：从能量转化的角度来看，如果把条形磁铁的任一极分别从两个圆环移开，将会发生什么现象？为什么？生：磁铁从闭合的圆环A移开时，穿过圆环的磁通量减小，产生的感应电流要阻碍磁铁与圆环离开，圆环会靠近磁铁。磁铁从断开的圆环B移开时，不产生感应电流，圆环保持静止。再次演示：把条形磁铁的任一极分别从两个圆环附近移开。小结1．楞次定律是电磁感应现象中的重要规律。要理解和掌握好楞次定律必须理解“阻碍”二字的意义。感应电流产生的效果总是在阻碍着它自己的产生。楞次定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现。2．掌握好判定感应电流方向的方法。教学说明1．掌握和应用楞次定律的关键是理解定律中“阻碍”二字的意义。这节课在分析实验现象，归纳楞次定律的过程中，要使学生搞清楚感应电流的磁场是怎样阻碍引起感应电流的磁通量的变化。在应用楞次定律解决实际问题的过程中再加深对这一点的理解。2．这节课的难点是通过实验得到楞次定律。在做好演示实验的基础上，引导学生从观察到的实验现象出发，先确定感应电流的方向，进而讨论两个磁场方向的关系，然后归纳总结出楞次定律。要注意启发学生积极思考，培养学生逻辑思维的能力。3．为突出重点，这节课对“电磁感应现象中的能量转化”只是通过解释实验现象作简要的说明。使学生初步了解可以从能量转化和守恒的角度来分析、研究电磁感应现象。在以后的习题课和复习课的教学中，还要帮助学生掌握这种方法。