物理：4.3《楞次定律》课件（人教版选修3-2）

欢迎进入物理课堂 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 正确理解楞次定律的内容及其本质 3 能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向 读教材 填要点 1 楞次定律的实验探究 1 探究过程 将螺线管与电流计组成闭合导体回路 分别将N极 S极插入 抽出线圈 如图4 3 1所示 记录感应电流方向如图4 3 2所示 图4 3 1 图4 3 2 2 现象分析 线圈内磁通量增加时的情况 向下向上向上向下 线圈内磁通量减少时的情况 向下向上 3 实验结论 表述一 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 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 表述二 当磁铁靠近线圈时 两者 当磁铁远离线圈时 两者 2 楞次定律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 相反 相同 相斥 相吸 磁通量的变化 关键一点 楞次定律不是直接给出感应电流的方向 而是给出感应电流的磁场与原磁场方向间的关系 3 右手定则 1 使用范围 判定闭合导体回路中的一部分做运动时产生的感应电流的方向 2 使用方法 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个平面内 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 切割 磁感线 掌心 拇指 四指 关键一点 判断闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动时产生感应电流的方向 楞次定律同样适用 但用右手定则比用楞次定律更简便 试身手 夯基础 1 根据楞次定律可知感应电流的磁场一定 A 阻碍引起感应电流的磁通量B 与引起感应电流的磁场反向C 阻碍引起感应电流的磁通量的变化D 与引起感应电流的磁场方向相同 解析 根据楞次定律 感应电流产生的效果 总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 当磁通量减弱时 两磁场同向 当磁通量增加时 两磁场则反向 答案 C 2 闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动 如图4 3 3所示 能正确表示感应电流I的方向 磁感应强度B的方向跟导体运动速度方向关系的是 图4 3 3 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 BC 3 如图4 3 4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 图4 3 4 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 环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的C 向左或向右拉出时 环中的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 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 4 如图4 3 5所示 当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时 流过电流计的电流方向是 当磁铁远离螺线管时 流过电流计的电图4 3 5流方向是 解析 由楞次定律 当磁铁靠近螺线管时 螺线管内产生向上的磁场 再由安培定则判断感应电流的方向为顺时针方向 所以流过电流计的电流方向是由b到a 同理判断当条形磁铁远离时 流过电流计的电流方向为a到b 答案 b aa b 1 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 而不是阻碍引起感应电流的磁场 因此不能认为感应电流的磁场方向总是和引起感应电流的磁场方向相反 2 对阻碍的理解 3 弄清 阻碍 与 阻止 相反 的区别 阻碍不是阻止 最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化 是 阻而未止 阻碍不是相反 当引起感应电流的磁通量增大时 感应电流的磁场与原磁场的方向相反 当引起感应电流的磁通量减少时 感应电流的磁场与原磁场的方向相同 增反减同 涉及相对运动时 阻碍的是导体与磁体的相对运动 而不是阻碍导体或磁体的运动 4 楞次定律的两层含义 因果关系 楞次定律中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 符合能量守恒定律 电磁感应的实质是其他形式的能转化为电能 在电磁感应现象中 线圈 导体棒 中产生感应电流 外力克服感应电流所受的磁场力做功 把其他形式的能量转化为电能 且能量总是守恒的 这种能的转化与守恒关系正是通过 阻碍 作用体现出来的 1 如图4 3 6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 并图4 3 6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 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 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 解答该题时可按以下思路进行分析 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方向为d c b a d 过O点继续向左摆动过程中 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方向仍为d c b a d 故B选项正确 答案 B 用楞次定律判断感应电流方向的一般思路 1 判断回路运动情况 回路面积变化趋势的一般步骤 2 楞次定律的推广含义及其应用 1 楞次定律的推广含义 感应电流的效果总是要反抗 或阻碍 引起感应电流的原因 2 判断回路的运动情况 由于相对运动导致的电磁感应现象 感应电流的效果阻碍相对运动 简称口诀 来拒去留 3 判断回路面积的变化趋势 电磁感应致使回路面积有变化趋势时 则收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化 即磁通量增大时 面积有收缩趋势 磁通量减少时 面积有增大趋势 简称口诀 增缩减扩 2 如图4 3 7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 图4 3 7A P Q将相互靠拢B P Q将相互远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度小于g 思路点拨 条形磁铁接近回路时 回路中产生感应电流 判断P Q所受安培力的方向可以得出其移动方向 根据感应电流的效果总是反抗产生感应电流的原因也可对P Q的运动方向做出判断 解析 法一 设磁铁下端为N极 如图所示 根据楞次定律可判断出P Q中感应电流方向 根据左手定则可判断P Q所受安培力的方向 可见P Q将相互靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律知磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当S极为下端时 可得到同样的结果 法二 根据楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因 本题的 原因 是回路中磁通量的增加 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 所以P Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g 答案 AD 应用楞次定律结合左手定则判断感应电流所受安培力的方向时 要明确感应电流的具体方向及磁场的分布情况 而应用楞次定律的第二种表述则不必对感应电流方向及磁场的分布规律做具体分析 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 1 三定则一规律 应用于不同的现象 2 左手定则与右手定则的区别 3 楞次定律与右手定则的关系 3 如图4 3 8所示 水平放置的两条光滑轨道上有能够自由移动的金属棒PQ MN 当PQ在外力的作用下运动时 MN在磁场力的作用下向右运动 则PQ所做的运动可能是 图4 3 8A 向右加速运动B 向左加速运动C 向右减速运动D 向左减速运动 思路点拨 解答本题时应按以下步骤 1 由MN的运动情况判断MN中的感应电流方向 2 根据L1中的电流方向判断L1中的磁场变化情况 3 判断L2中的磁场变化情况 4 判断PQ的运动情况 解析 MN在磁场力的作用下向右运动 由左手定则可知MN中感应电流的方向为由M N 由安培定则可得L1中感应电流的磁场方向向上 由楞次定律知 若穿过L1的原磁场向上 则该磁场应减弱 若穿过L1的原磁场向下 则该磁场应增大 即L2中感应电流的磁场应向上减弱或向下增大 若PQ向右运动 由右手定则可知PQ中的感应电流的方向是由Q P L2中感应电流的磁场向上 要使其减弱则PQ应减速运动 同理PQ向左运动时应做加速运动 答案 BC 解决这类问题的关键是抓住几个定则的因果关系 1 因电而生磁 I B 安培定则 2 因动而生电 v B I 右手定则 3 因电而受力 I B F 左手定则 可概括记忆为 通电受力用左手 运动生电用右手 点击此图片进入 随堂检测归纳小结 1 楞次定律有两种表述 1 感应电流具有这样的方向 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2 感应电流的效果总是反抗 或阻碍 引起感应电流的原因 2 右手定则是楞次定律的特例 适用于闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况 3 正确区分右手定则与左手定则 安培定则的用途 右手定则判断感应电流的方向 左手定则判断安培力的方向 安培定则判断电流方向与其产生的磁场方向间的关系 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