2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 第3节 楞次定律课件 新人教版选修3-2

第四章电磁感应第3节楞次定律学习目标1．知道楞次定律的探究过程及注意的问题．2．正确理解楞次定律的内容及不同的描述方法．3．掌握用楞次定律判定感应电流的方向问题．4．会用右手定则及楞次定律解答有关问题．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、探究感应电流的方向1．实验探究：将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向如下．2．分析(1)线圈内磁通量增加时的情况：(表内选填“向上”或“向下”)图序磁场方向感应电流的方向(俯视)感应电流的磁场方向甲1_____逆时针2_____乙3_____顺时针4_____向下向上向上向下(2)线圈内磁通量减少时的情况：(表内选填“向上”或“向下”)图序磁场方向感应电流的方向(俯视)感应电流的磁场方向丙5_____顺时针6_____丁7_____逆时针8_____向下向下向上向上3．实验结论(1)当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向9，阻碍磁通量的增加．(2)当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向10，阻碍磁通量的减少．相反相同二、楞次定律及其应用1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的11的变化．2．应用楞次定律的一般步骤(1)明确所研究的闭合回路，判断12．(2)判断闭合回路内13的变化情况．(3)由楞次定律判断感应电流的14．(4)根据感应电流的磁场方向，由15定则判断出感应电流的方向．磁通量原磁场方向原磁场的磁通量磁场方向安培三、右手定则内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让16从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是17的方向．磁感线感应电流|基础小题·做一做|1．正误判断(1)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．()(2)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．()(3)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向．()(4)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断．()(5)右手定则即右手螺旋定则．()×√√√×2．根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是()A．与引起感应电流的磁场方向相同B．阻止引起感应电流的磁通量变化C．阻碍引起感应电流的磁通量变化D．使电路磁通量为零解析：选C由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起它的原磁通量的变化．具体来说就是“增反减同”．因此C正确．3．(多选)如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁的运动可能是()A．向下运动B．向上运动C．向左运动D．以上都不可能解析：选BC由感应电流方向A→R→B，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下；运用楞次定律判得螺线管内磁通量的变化应是向下减少或向上增大；由条形磁铁的磁感线分布知，螺线管内原磁场是向下的，故应是磁通量减少，即磁铁向上运动或向左、向右平移，所以B、C正确．4．如图所示，磁铁向下插入螺线管CD时，闭合电路中的感应电流方向如图所示．则：(1)螺线管C端极性；(2)画出螺线管中线圈的绕向．提示：(1)磁铁向下运动时，螺线管C端与磁铁下端极性相同，故C端为N极．(2)由安培定则可以判断螺线管CD中线圈的绕向如图所示．|核心知识·记一记|1．楞次定律的内容是：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．2．楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有三种：①阻碍原磁通量的变化(“增反减同”)；②阻碍导体的相对运动(“来拒去留”)；③通过改变线圈面积来“反抗”(“增缩减扩”)．3．闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一楞次定律的理解|要点梳理|1．对楞次定律的理解(1)因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因．(2)对“阻碍”的理解2．楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化为电能．3．“阻碍”的表现形式：楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)．(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)．(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)．(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)．|例题展示|【例1】关于感应电流，以下说法中正确的是()A．感应电流的方向总是与原电流的方向相反B．感应电流的方向总是与原电流的方向相同C．感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化D．感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反[解析]由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化，故C正确；如果原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场就与它相反，来消弱它的增大，如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场就与它相同，来阻碍它的减小，故A、B、D错误．[答案]C【例2】(2018·济南外国语学校高二检测)某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中感应电流的方向是()A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针[解析]自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为顺时针；自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相同，即向上，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为逆时针，选C.[答案]C[规律方法]运用楞次定律判定感应电流方向|对点训练|1．关于楞次定律，下列说法中正确的是()A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化解析：选D楞次定律内容：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，阻碍的不是磁通量，而是磁通量的变化．2．(2019·辽宁凌源月考)如图所示为一闭合导线环，磁场方向垂直环面向里，当磁感应强度随时间一直均匀增大时，顺着磁场方向看导线环中感应电流的方向是()A．一直逆时针B．一直顺时针C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针解析：选A磁感应强度随时间一直均匀增大时，方向向里，则由楞次定律可知，感应电流的磁场应向外，则由安培定则可知，感应电流方向一直逆时针，故A正确，B、C、D错误．3．(多选)如图所示，光滑固定导轨MN、PQ水平放置，两根导体棒a、b平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当条形磁铁从高处下落接近回路时()A．导体棒a、b将互相靠拢B．导体棒a、b将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g解析：选AD根据楞次定律的广义“阻碍”作用，当条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，故回路通过收缩减小面积，同时通过阻碍磁铁向下运动来阻碍这种变化．综合所述可知选AD.★要点二楞次定律和三个定则的比较|要点梳理|在研究电磁感应现象时，经常用到安培定则、左手定则、右手定则及楞次定律等规律．要想灵活运用“三定则一规律”，就必须明确这些规律的区别与联系．1．“三定则一规律”应用于不同的现象基本现象应用的定则或规律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应导线切割磁感线右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.右手定则与左手定则的区别比较项目右手定则左手定则作用判断磁场B、速度v、感应电流I方向关系判断磁场B、电流I、磁场力F方向已知条件运动方向、磁场方向、感应电流方向任知其中两个电流方向、磁场方向、磁场力方向任知两个图例因果关系因动而电因电而动应用实例发电机电动机3.楞次定律与右手定则的比较楞次定律右手定则研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况区别应用用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例|例题展示|【例3】下图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其导体中能产生由a到b的感应电流的是()[解析]题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流方向为b→a.故选A.[答案]A【例4】如图所示，一个轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向右运动靠近铝环时，铝环的运动情况是()A．向右运动B．向左运动C．静止不动D．不能判定[解析]解法一：电流元受力分析法如图所示，当磁铁向环运动时，穿过铝环的磁通量增加，由楞次定律判断出铝环的感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铝环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铝环所受合力向右，故A选项正确．解法二：阻碍相对运动法产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字——“来拒去留”．磁铁向右运动时，铝环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对运动，则磁铁和铝环间有排斥作用，故A正确．解法三：等效法如图所示，磁铁向右运动，使铝环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而两磁铁有排斥作用，故A项正确．[答案]A[规律方法]电磁感应现象中导体运动问题的分析方法(1)确定所研究的闭合电路．(2)明确闭合电路所包围的区域磁场的方向及磁场的变化情况．(3)确定穿过闭合电路的磁通量的变化或导体是否切割磁感线．(4)根据楞次定律或右手定则判定感应电流的方向．(5)根据左手定则或“来拒去留”“增缩减同”等判断导体所受安培力及运动的方向．|对点训练|1．(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右解析：选AC磁场方向向下，导体棒MN的运动方向向右，由右手定则，感应电流方向是N→M，再由左手定则，安培力水平向左，所以A、C正确．2．如图P沿着速度方向运动，且P中通如图所示电流，则眼睛看到的L和R的电流方向是()A．都是顺时针B．都是逆时针C．L顺时针，R逆时针D．L逆时针，R顺时针解析：选D根据安培定则可知，P中产生的磁场沿导线向里；同时P靠近L，远离R，则根据楞次定律增反减同可知，L中电流为逆时针，R中电流为顺时针，故D正确，A、B、C错误．3．(多选)(2018·安阳市殷都区模拟)矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线MN中通入电流方向如图所示，当MN中的电流增大时，下列说法正确的是()A．导线框abcd有逆时针的感应电流B．bc、ad两边均不受安培力的作用C．导线框所受的安培力的合力向右D．MN所受线框给它的作用力向左解析：选ACD根据安培定则可知，当MN中的电流增大时，导线框中向下的磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框中产生感应电流，感应电流的磁场向上，根据安培定则可知，感应电流为逆时针，A选项正确；bc、ad边受到安培力作用，等大反向，相互抵消，B选项错误；离导线越近，磁感应强度越大，ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，线圈所受磁场力的合力方向向右，根据牛顿第三定律可知，MN所受线框给它的作用力向左，C、D选项正确．[课堂