2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 2.1 感应电流的方向学案 鲁科版选修3-2.docx

第1讲感应电流的方向目标定位1.理解楞次定律的内容，应用楞次定律判定感应电流的方向.2.通过实验，感受楞次定律的实验推导过程，逐渐培养自己的观察实验、分析、归纳、总结物理规律的能力.3.掌握右手定则，知道右手定则实际上是楞次定律的一种表现形式一、探究感应电流的方向1实验探究如图1(a)所示，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，记录感应电流方向如下，如图1(b)所示图12分析 操作方法填写内容甲乙丙丁N极插入线圈N极拔出线圈S极插入线圈S极拔出线圈原来磁场的方向向下向下向上向上原来磁场的磁通量变化增大减小增大减小感应电流方向逆时针(俯视)顺时针(俯视)顺时针(俯视)逆时针(俯视)感应电流的磁场方向向上向下向下向上原磁场与感应磁场方向的关系相反相同相反相同想一想比较甲、丙两种情况说明什么？比较乙、丁两种情况说明什么？什么情况下感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反？什么情况下相同？答案甲、丙两种情况下，磁通量都增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；乙、丁两种情况下，磁通量都减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同二、楞次定律当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少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三、右手定则1使用范围：判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向2使用方法：伸出右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.一、楞次定律中阻碍的含义1因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果2对“阻碍”的理解3“阻碍”的表现形式(1)就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(增反减同)(2)由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果是阻碍相对运动(来拒去留)(3)电磁感应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化(增缩减扩)例1如图2所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中()图2A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D感应电流方向一直是顺时针答案A解析在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有A项正确二、楞次定律的应用楞次定律的应用步骤如下：例2如图3所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则()图3A线框中有感应电流，方向是先沿abcda方向后沿dcbad方向B线框中有感应电流，方向是先沿dcbad方向后沿abcda方向C受磁场的作用，线框要发生转动D线框中始终没有感应电流答案D解析由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abcd的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场的作用，故选项D正确针对训练1某磁场磁感线如图4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()图4A始终顺时针B始终逆时针C先顺时针再逆时针D先逆时针再顺时针答案C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线圈中感应电流的方向为逆时针，选C.三、右手定则的应用1导体切割磁感线运动产生感应电流是磁通量发生变化产生感应电流的特例，所以右手定则是楞次定律的特例(1)楞次定律研究对象是整个回路，适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度B随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便(2)右手定则研究对象是闭合电路的部分导体，只适用于导体做切割磁感线运动的情况2当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(在等效电源的内部从负极指向正极)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，其中能产生由a到b的感应电流的是()答案A解析由右手定则判知，A中感应电流方向ab，C、D中均为ba.B中感应电流产生由ba，所以选A.针对训练2如图5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()图5A导线框进入磁场时，感应电流的方向为abcdaB导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbaC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答案D解析根据右手定则可知导线框进入磁场时，感应电流的方向为adcba，离开磁场时感应电流为abcda，所以A、B均错误；再根据左手定则知，C错误，D正确.楞次定律的应用1如图6所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则流过灵敏电流计的感应电流方向是()图6A始终由a流向bB始终由b流向aC先由a流向b，再由b流向aD先由b流向a，再由a流向b答案D解析条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在增加，由楞次定律知，感应磁场方向向右，由安培定则，知感应电流的方向为b电流计a；条形磁铁从螺线管右侧穿出的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在减少，由楞次定律知，感应磁场方向向左，由安培定则，知感应电流的方向为a电流计b，D项正确，A、B、C项错误2(2016北京西城月考)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()答案D解析A项中S极上升，穿过圆环的原磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，A项错误；B项中S极下降，穿过圆环的原磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，B项错误；C项中N极上升，穿过圆环的原磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，C项错误；D项中N极下降，穿过圆环的原磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，D项正确右手定则的应用3.如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时()图7A圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B整个环中有顺时针方向的电流C整个环中有逆时针方向的电流D环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流答案D解析由右手定则知ef上的电流由ef，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，选D.4.如图8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()图8A感应电流方向是NMB感应电流方向是MNC安培力水平向左D安培力水平向右答案AC解析方法1：由右手定则易知，MN中感应电流方向是NM，再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直棒水平向左方法2：由楞次定律知，本题中感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向可判知，MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左，再由左手定则，容易判断出感应电流的方向是NM.故选A、C.