2019-2020学年高中物理 第1章 电磁感应 第3节 感应电流的方向课件 粤教版选修3-2

第三节感应电流的方向1．电为人类带来了很大的方便，发电的基本原理是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是()A．安培B．赫兹C．法拉第D．麦克斯韦【答案】C课前·自主学习2．关于电磁感应现象，下列说法正确的是()A．只要穿过电路中的磁通量发生变化，电路中就一定产生感应电流B．只要导体相对于磁场运动，导体内一定会产生感应电流C．只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流D．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流【答案】D3．(2018·凉州校级期中)如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形导线框abcd与通电导线共面放置，且ad与通电导线平行．下述情况不能产生感应电流的是()A．线框向右平动B．线框沿电流方向平动C．线框以ab边为轴转动D．线框不动，增大导线中的电流【答案】B【解析】离长直导线越远，磁场越弱．线框向右运动时，线框中的磁感应强度减小，故磁通量减小，可以产生感应电流，故A错误；线框沿电流方向平动时，所在位置的磁感应强度不变，故磁通量不变，没有感应电流产生，故B正确；线框以导线ab为轴转动，线框中的磁通量减小，会产生感应电流，故C错误；线框不动，增大导线中的电流，则周围的磁感应强度增强，则线框中磁通量增大，故可以产生感应电流，故D错误．一、感应电流的方向1．实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如下图所示，记录感应电流方向．2．记录及分析条形磁铁运动情况N极向下插入线圈N极向下拔出线圈S极向下插入线圈S极向下拔出线圈图原磁场方向向下向下向上向上条形磁铁运动情况N极向下插入线圈N极向下拔出线圈S极向下插入线圈S极向下拔出线圈原磁场方向向下向下向上向上穿过线圈的磁通量变化情况增加减少增加减少电流表指针偏转方向右偏左偏左偏右偏条形磁铁运动情况N极向下插入线圈N极向下拔出线圈S极向下插入线圈S极向下拔出线圈感应电流的磁场方向自下而上自上而下自上而下自下而上感应电流在线圈中的流向(俯视)逆时针顺时针顺时针逆时针原磁场与感应电流的磁场方向的关系相反相同相反相同磁体间的作用情况排斥吸引排斥吸引3.归纳结论当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量的减少．二、楞次定律1．内容：感应电流的______总要______引起感应电流的磁通量的______．2．“阻碍”的体现凡是磁通量增加引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来__________________；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来______________．磁场阻碍变化磁通量的增加磁通量的减少若电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，是否还会产生“阻碍”作用？【答案】当电路不闭合时，穿过回路的磁通量变化时，没有产生感应电流，所以就没有其他形式的能量转化为电能，所以就没有“阻碍”作用产生．三、右手定则1．使用范围：判定导线切割磁感线_______________的方向．2．使用方法：伸开右手，使大拇指与其余四个手指______，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从______进入，大拇指指向__________的方向，其余四指所指的方向就是__________的方向．产生感应电流垂直手心导线运动感应电流在电磁感应的实验中，我们已经注意到，不同情况下产生的感应电流的方向不同，那么，感应电流的方向是由哪些因素决定的呢？【答案】感应电流的方向与原磁场的方向和原磁通量的变化有关.1．楞次定律的关键词是“阻碍变化”，那么到底是“谁在阻碍”“阻碍什么”“如何阻碍”“为何阻碍”“是否阻止”？详细分析见下表：课堂·优化整合楞次定律的理解谁在阻碍“感应电流的磁场”在阻碍阻碍什么阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化”，而不是阻碍的引起感应电流的磁场，也不是阻碍的引起感应电流的磁通量如何阻碍磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，起抵消作用；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流的磁场与原磁场方向一致，起补偿作用为何阻碍(原)磁场的磁通量发生了变化是否阻止“阻碍”不是“阻止”，只是延缓了磁通量变化的快慢，但这种变化仍继续进行，最终结果不受影响2.楞次定律的推广含义对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”(“敌”进“我”退、“敌”逃“我”追)；(3)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”；(4)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．3．左手定则和右手定则的比较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线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比较项目右手定则左手定则因果关系运动―→电流电流―→运动应用实例发电机电动机关于楞次定律，下列说法中正确的是()A．感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相反B．感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相同C．感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大还是减小D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化解析：不能简单认为感应电流的磁场方向和原来磁场方向是相同还是相反，还要看原磁场是如何变化的，如果原磁场增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁场的增加；如果原来磁场减小，感应电流产生的磁场方向和原磁场方向相同，阻碍原来的磁场减弱，即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化．答案：CD例1►题后反思楞次定律中感应电流的磁场和原磁场的关系是阻碍原磁场的变化，并不一定和原磁场方向相反，而是看原磁场的变化情况来确定是否和原磁场方向相同．如果原磁场是增加的，则与原磁场方向相反；如果原磁场是减小的，则和原磁场方向相同．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和原磁场方向相反D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化【答案】D【解析】楞次定律的内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选D.应用楞次定律的一般步骤：1．明确研究对象是哪个闭合电路.2．明确该电路原磁场的方向和磁通量如何变化．3．根据楞次定律判定感应电流的磁场方向．4．根据安培定则判定感应电流的方向．可以概括为下面四句话：“明确增减和方向，‘增反减同’切莫忘，安培定则来判断，四指环绕指流向．”应用楞次定律解题的一般步骤【特别提醒】运用楞次定律判断感应电流的方向的思路可概括为以下流程：流程图中，描述了“磁通量的变化”“磁场的方向”“感应电流的方向”三个因素关系，只要知道其中任意两个因素，就可以判定第三个因素．如下图所示，试判定当电键S闭合和断开的瞬间，线圈ABCD中的电流方向．解析：此题按“应用楞次定律的步骤”进行判定．当S闭合时：(1)研究回路是ABCD，穿过回路的磁场是电流I产生的磁场，方向由安培定则判知垂直纸面向外(如题图所示)，且磁通量增大．例2(2)由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相反，即向里．(3)由安培定则判知线圈ABCD中感应电流方向是A→D→C→B→A.当S断开时：(1)研究回路仍是线圈ABCD，穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场，方向向外，且磁通量减小．(2)由楞次定律知感应电流磁场方向应和B原相同，即向外．(3)由安培定则判知感应电流方向是A→B→C→D→A.答案：当S闭合时：电流方向是A→D→C→B→A当S断开时：电流方向是A→B→C→D→A.►题后反思楞次定律是用来确定感应电流方向的，然而定律中没有直接陈述感应电流方向，只是提及感应电流磁场的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，由感应电流的磁场方向来确定感应电流的方向．2．(2017·闵行二模)如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是()【答案】D【解析】由A图可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A错误；由B图可知，在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故B错误；同时，在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误；由D图可知，在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确．1．应用现象与规律比较“一定律三定则”的应用技巧基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用技巧无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．(2018·山东潍坊临朐中学期末)如下图，两水平放置的平行金属板M、N放在匀强磁场中，导线ab帖着M、N边缘以速度v向右匀速滑动，当一带电粒子以水平速度v0射入两板间后，能保持匀速直线运动，该带电粒子可能()例3A．带正电、速度方向向左B．带负电速度方向向左C．带正电速度方向向右D．带负电速度方向向右解析：由右手定则可得，M板的电势高于N板的电势，所以电场线的方向向下；粒子做直线运动，电场力和初速度垂直，故电场力和洛伦兹力一定平衡，粒子做匀速直线运动，如果粒子带正电，电场力向下，洛伦兹力向上，根据左手定则，磁感应强度方向垂直向内，所以带电粒子向右运动；若粒子带负电，电场力向上，洛伦兹力向下，同样可以得到磁感应强度方向垂直向内时，带电粒子向右运动．所以选项C、D正确，选项A、B错误．答案：CD3．(2019·蚌埠校级月考)在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N中产生顺时针方向的感应电流，则导线ab的运动情况可能是()A．匀速向右运动B．加速向右运动C．减速向右运动D．减速向左运动【答案】C【解析】导线ab匀速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误．导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知，线圈M里面的磁场为垂直纸面向里且增强，故穿过N的磁通量增大．由楞次定律判断得知，线圈N产生逆时针方向的感应电流，不符合题意，故B错误．导线ab减速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断出ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知，M内的磁场方向为垂直纸面向里，穿过N的磁通量减小．由楞次定律判断得知，线圈N产生顺时针方向的感应电流，符合题意，故C正确，D错误．