高考物理第一轮复习课件：第2讲： 探究感应电流的方向 （沪科版选修3-2）

欢迎进入物理课堂 1 培养观察实验的能力以及对实验现象分析 归纳 总结的能力 2 理解并掌握楞次定律的内容 重点 3 能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向 培养学生应用物理规律解决实际问题的能力 难点 4 能利用右手定则判断导体切割磁感线时产生的感应电流的方向 一 探究感应电流的方向1 实验探究 如图所示 将条形磁铁的一极 N极或S极 靠近悬挂的铝环时 铝环将被 说明铝环跟磁铁之间存在 作用 当磁铁离开铝环时 铝环将被 说明铝环跟磁铁之间存在 作用 排斥 斥力 吸引 引力 2 分析论证 实验表明 当磁铁靠近或远离铝环时 铝环中 发生变化铝环中产生 排斥力和吸引力说明了铝环中的感应电流的 不同 磁通量 感应电流 方向 想一想实验中若选用铁环 实验还能成功吗 铝环中的电流方向是怎样判断的 提示 不能成功 将铝环中的环形电流的磁场等效为小磁针的磁场 二 楞次定律1 内容 感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化 2 实验分析 当磁铁靠近铝环时 穿过铝环的磁通量 感应电流产生的磁场与原磁场方向 阻碍原磁场的磁通量 当磁铁远离铝环时 穿过铝环的磁通量 感应电流产生的磁场与原磁场方向 阻碍原磁场的磁通量 阻碍 磁通量 增大 相反 增大 减小 相同 减小 三 右手定则1 内容 伸开右手 使拇指跟其余四指 并且都跟手掌在一个平面内 让磁感线 从手心进入 拇指指向导体运动的方向 其余四指所指的方向就是 的方向 2 适用范围 闭合电路的一部分导体在磁场中做 的运动 垂直 垂直 感应电流 切割磁感线 四 电磁感应中的能量转化从能量转化和守恒的角度来看 把磁体移近线圈时 外力要克服磁体和线圈之间的 做功 使外界其他形式的能转化为 磁体离开线圈时 外力则要克服磁体和线圈之间的 做功 也使外界其他形式的能转化为 在这两种情况下 总能量是守恒的 排斥力 电能 吸引力 电能 学案导引1 如何理解楞次定律的 阻碍 作用 2 感应电流的磁场总是与原磁场方向相反吗 1 楞次定律中 阻碍 的含义 2 阻碍 的效果体现感应电流的效果 总是要反抗产生感应电流的原因 具体原因不同 反抗的形式也有所不同 具体情况见下表 如图所示 当磁铁突然向铜环运动时 铜环的运动情况是 A 向右运动B 向左运动C 静止不动D 不能判定 审题指导 解此题注意把握两点 1 明确磁铁运动时铜环磁通量的变化情况 2 感应电流会产生阻碍相对运动的效果以阻碍磁通量变化 精讲精析 法一 躲闪法 磁铁向右运动 使铜环的磁通量增加而产生感应电流 由楞次定律可知 铜环为阻碍原磁通量的增大 必向磁感线较疏的右方运动 即向躲开磁通量增加的方向运动 故A正确 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 铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动 则磁铁和铜环间有排斥作用 故A正确 甲乙 法三 电流元受力分析法 如图甲所示 当磁铁向环运动时 由楞次定律判断出铜环的感应电流方向 把铜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 由此可判断整个铜环所受合力向右 故A正确 法四 等效法 如图乙所示 磁铁向右运动 使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁 则两磁铁有排斥作用 故A正确 答案 A 规律方法 1 阻碍 的现象说明了两个场间的方向关系 即感应电流的磁场方向与原磁场方向 增反减同 2 阻碍 的结果 是实现了其他形式的能向电能转化 如果没有 阻碍 将违背能量守恒定律 变式训练如图所示 一密绕螺线管与电源 开关构成电路 两个金属闭合铝环a和b分别挂在螺线管的两端 且与螺线管共轴 在接通电源的瞬间 两个铝环的运动状态为a环向 摆动 b环向 摆动 解析 在接通电源的瞬间 螺线管中的磁通量增加 穿过两侧小金属环的磁通量增加 产生感应电流 来阻碍磁通量的增加 所以两环都向两边摆开 远离磁极以阻碍磁通量的增加 答案 左右 学案导引1 楞次定律直接给出感应电流的方向吗 2 如何应用楞次定律判断感应电流方向 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 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 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 一般步骤也可概括为以下四句话 明确增减和方向 增反减同切莫忘 安培定则来判断 四指环绕是方向 如右图所示 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中 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 环在离开磁场之前 就已经有了感应电流 思路点拨 楞次定律是用来判定感应电流方向的 但定律中并没有直接给出感应电流的方向 要理清定律中所叙述的两个磁场和关系 即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 精讲精析 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 应用安培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 另外在圆环离开磁场前 穿过圆环的磁通量没有改变 该种情况无感应电流 故D错误 答案 B 互动探究从产生感应电流的角度来看 原题中圆环做何运动时还可以产生感应电流 试举一例 解析 只要能使穿过圆环的磁通量发生变化即可 例如 绕垂直于磁场的任一条轴转动 将圆环拉成正方形等等 答案 见解析 学案导引1 右手定则的适用范围是哪些 如何判断电流方向 2 右手定则和楞次定律有哪些区别和联系 1 楞次定律与右手定则的区别及联系 2 应用右手定则判电势的高低 1 电源 用来切割磁感线的 导体 2 电流 四指 的指向为电源内部电流 即为高电势 2012 济南高二检测 如图所示 同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r 导体棒PQ与三条导线接触良好 匀强磁场的方向垂直纸面向里 导体棒的电阻可忽略 当导体棒向左滑动时 下列说法正确的是 A 流过R的电流为由d到c 流过r的电流为由b到aB 流过R的电流为由c到d 流过r的电流为由b到aC 流过R的电流为由d到c 流过r的电流为由a到bD 流过R的电流为由c到d 流过r的电流为由a到b 思路点拨 解此题要把握住原磁场方向 导体棒的运动方向及右手放置方式 精讲精析 依据右手定则可判断出导体棒PQ中的电流由P到Q Q处电势最高 P处电势最低 由P到Q电势依次升高 外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处 因此流过R的电流为由c到d 流过r的电流为由b到a 选项B正确 答案 B 规律方法 1 右手定则是楞次定律的特例 用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解 但对导体切割磁感线的问题 用右手定则判断更方便 2 如果电路不闭合时 若穿过电路的磁通量变化或导体切割磁感线运动时 虽然无感应电流 但仍有感应电动势产生 此时仍可假设电路闭合 应用楞次定律或右手定则来判断感应电动势的高低 变式训练2 如图所示为地磁场磁感线的示意图 在北半球地磁场的竖直分量向下 飞机在我国上空匀速巡航 机翼保持水平 飞行高度不变 由于地磁场的作用 金属机翼上有电势差 设飞行员左方机翼末端处的电势为U1 右方机翼末端处的电势为U2 A 若飞机从西往东飞 U1比U2高B 若飞机从东往西飞 U1比U2低C 若飞机从南往北飞 U1比U2高D 若飞机从南往北飞 U1比U2低 解析 选AC 在应用右手定则判断时 四指所指的方向应是正电荷积累的方向 该端电势高于另一端 对A项 磁场竖直分量向下 手心向上 拇指指向飞机飞行方向 四指指向左翼末端 故U1 U2 A项正确 同理 飞机从东往西飞 仍是U1 U2 B项错误 从南往北 从北往南飞 都是U1 U2 故C项正确 D项错误 右手定则和楞次定律的综合应用 经典案例 12分 在图所示的电路中 A B两个线圈绕在同一个闭合铁心上 线圈B与电流表G组成一闭合电路 线圈A的两端分别与平行的金属导轨P Q相连 P Q处在匀强磁场中 磁场方向与导轨面垂直 试分析判断 当导体棒ab在平行导轨P Q上向左做 1 匀速 2 匀加速 3 匀减速滑动时 是否有电流通过电流表 若有电流通过 其方向如何 思维流程 解题样板 导体棒ab向左切割磁感线运动时 将产生由a到b的感应电流 感应电流通过线圈A时 铁心中有顺时针方向的磁场 这个磁场既穿过线圈A 又穿过线圈B 1 当ab向左做匀速运动时 感应电流都不变 穿过线圈B的磁通量不发生变化 线圈B中不会产生电磁感应现象 所以没有感应电流通过电流表 4分 2 当ab向左做匀加速运动时 速度不断增大 感应电流随着v增大而增大 穿过线圈B的磁通量也增大 线圈B中将产生电磁感应现象 根据楞次定律 线圈B中感应电流的磁场方向应朝上 阻碍磁通量增大 运用安培定则 线圈B中的电流将由d到c通过电流表G 4分 3 当ab向左做匀减速运动时 通过电流表G的感应电流方向是由c到d 4分 答案 1 没有 2 感应电流由d到c通过电流表G 3 感应电流由c到d通过电流表G 借题发挥 1 在研究电磁感应现象时 经常用到右手螺旋定则 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 2 三定则一规律 应用于不同的现象 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全