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

3楞次定律学习目标素养提炼1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律．2.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明确能量转化的方向.物理观念：楞次定律、右手定则．科学思维：在不同背景下能熟练应用楞次定律和右手定则判断出感应电流的方向．科学探究：探究楞次定律.01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、楞次定律1．实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入和抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向．2．实验记录图序磁场方向感应电流方向(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲逆时针感应电流的磁场磁通量的增加乙顺时针丙顺时针感应电流的磁场磁通量的减少丁逆时针向下向下向下向下向上向上向上向上阻碍阻碍3.实验结论当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向(A.相同B．相反)；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向(A.相同B．相反)．4．楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要引起感应电流的磁通量的．(2)运用楞次定律判定感应电流方向的思维程序图：BA阻碍变化[判断辨析](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)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．()(3)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．()××√二、右手定则1．使用方法伸开右手，使拇指与其余四个手指，并且都与手掌在内；让磁感线从进入，并使指向导线运动的方向，这时所指的方向就是感应电流的方向．2．适用范围：适用于电路部分导体产生感应电流的情况．垂直同一个平面掌心拇指四指闭合切割磁感线[思考]判断感应电流的方向时，右手定则和楞次定律如何选择？提示：要根据产生感应电流的具体情况确定．(1)回路中的导体不动，磁通量变化时，只能根据楞次定律判断感应电流的方向，不能用右手定则．(2)回路中的一部分导体做切割磁感线运动时，根据右手定则判断感应电流的方向比较方便．(3)所有情况都可以应用楞次定律进行判断，但方便程度不同．要点一对楞次定律的理解和应用[探究导入]绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套有一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．请回答：(1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量如何变化？(2)铝环跳起的原因是什么？提示：(1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量增大．(2)铝环中产生的感应电流方向与线圈中电流方向相反，铝环受到向上的斥力而跳起．1．因果关系闭合导体回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因．2．对“阻碍”的理解[特别提醒]“阻碍”并不意味着“相反”．在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反，事实上，它们可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断．[典例1]如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，金属线框平面和细杆始终处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d[思路点拨](1)穿过线圈的磁通量在不同阶段的变化情况不同．(2)前后两个过程磁感线分别从正、反面穿入线框．[解析]线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，根据安培定则，感应电流的方向为d→c→b→a→d；过O点后线框继续向左摆动过程中，磁感线从反面穿入线框，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确．[答案]B[总结提升]应用楞次定律判断感应电流方向的思路(1)明确研究对象是哪一个闭合电路．(2)明确原磁场的方向．(3)判断穿过闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少．(4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向．(5)由安培定则判断感应电流的方向．1．(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，则磁铁的运动情况可能是()A．向下运动B．向上运动C．向左运动D．以上都不可能解析：本题可通过逆向应用楞次定律来判定．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多；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，所以正确的答案是B、C.答案：BC2.(多选)如图所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反B．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D．将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流解析：将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；当圆环全部处在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，选项D正确．答案：BD要点二楞次定律、右手定则和左手定则[探究导入]如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？提示：(1)导体棒ab向右运动，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流的方向为a—d→c→b→a(2)满足右手定则．1．楞次定律与右手定则的区别及联系规律比较内容楞次定律右手定则区别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2.右手定则和左手定则的区别比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流的方向判断通电导体所受磁场力的方向已知条件已知切割运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向图例因果关系运动→电流电流→运动应用实例发电机电动机[特别提醒](1)判断感应电流方向时可根据具体情况选取楞次定律或右手定则．(2)区分右手定则和安培定则：右手定则判断电流的方向；安培定则判断电流产生磁场的方向．[典例2]如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向[思路点拨](1)导体棒切割磁感线运动时，可由右手定则确定导体棒中的电流方向．(2)线圈T内感应电流的方向可由楞次定律判断．[解析]金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，闭合回路PQRS中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流．综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．[答案]D[总结提升]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”“增反减扩”等判断导体所受安培力及运动的方向．3.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则()A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→aC．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析：根据右手定则可知导线框进入磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a，离开磁场时感应电流为a→b→c→d→a，A、B错误，再根据左手定则知，C错误，D正确．答案：D4．(多选)如图所示装置中，cd杆光滑且原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动解析：ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，所以cd杆不动，故A错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则知在ab杆上产生增大的由a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过L2，由楞次定律，cd杆中的电流由c到d，根据左手定则，cd杆受到向右的安培力，向右运动，故B正确；同理可得C错误，D正确．答案：BD利用楞次定律判断导体运动问题1．程序法判断导体的运动(1)根据楞次定律判断出感应电流的方向．(2)根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体所受的安培力方向．(3)确定导体的运动情况．2．楞次定律广泛含义法感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，表现为：(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”变化(增缩减扩)．(4)阻碍原电流的变化(自感现象将在后面学习到)．楞次定律判断导体运动可概括为六句话：明确增减和方向，增反减同莫相忘；安培定则来判断，四指环绕是流向；左手定则来判力，运动方向大拇指．5.(多选)如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．p、q将互相靠拢B．p、q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：根据楞次定律的广义表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因”是回路中的磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，即来拒去留，所以p、q将相互靠近且磁铁的加速度小于g，故选项A、D正确．答案：AD1．(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向关系的是()解析：图A中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C正确；D图中感应电流方向应垂直纸面向外．答案：BC2.如图所示，两个大小不同的绝缘金属圆环叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内．当大圆环通有顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是()A．顺时针方向B．逆时针方向C．左半圆顺时针方向，右半圆逆时针方向D．无感应电流解析：大圆环通电瞬间在小圆环内产生磁场有向里的也有向外的，合磁通量向里，瞬间合磁通量增大．由楞次定律可知，小圆环中感应电流方向应该是逆时针方向，B项正确．答案：B3.如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()A．向右摆动B．向左摆动C．静止D．无法判定解析