高二物理：1.2《探究感应电流的方向》课件（沪科选修3-2）

欢迎进入物理课堂 1 2探究感应电流的方向 课标定位学习目标 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 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 4 掌握右手定则 并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式 重点难点 1 对楞次定律内容的理解 2 应用楞次定律判断感应电流的方向 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 1 2 课前自主学案 一 探究感应电流的方向 图1 2 1 1 实验探究 如图1 2 1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 2 分析论证 实验表明 当磁铁靠近或远离铝环时 铝环跟磁铁都出现了相互作用力 这个作用力跟铝环中产生的 有关 排斥力和吸引力说明了铝环中的感应电流的 不同 排斥 斥力 吸引 引力 感应电流 方向 思考感悟若铝环中的电流可等效于小磁针 能否根据安培定则 结合铝环和磁铁的相互作用判断铝环中电流的方向 提示 能 二 楞次定律1 内容 感应电流的磁场总是要 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 并且都跟手掌在同一平面内 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 电磁感应现象中的能量变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量转化为 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量转化为 在这两种情况下 总能量是守恒的 排斥力 电能 吸引力 电能 核心要点突破 一 对楞次定律的理解及应用1 对楞次定律内容的理解 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的方向和引起感应电流的磁场方向相反 2 这里的 阻碍 体现为 当引起感应电流的磁通量增加时 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的增加 当引起感应电流的磁通量减少时 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同 感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的减少 当回路中的磁通量不变时 则没有 变化 需要阻碍 故此时没有感应电流的磁场 也就没有感应电流 2 楞次定律的具体表现形式感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因 常见有以下四种表现 1 就磁通量而言 总是阻碍引起感应电流的磁通量 原磁通量 的变化 2 就相对运动而言 阻碍导体间的相对运动 简称口诀 来拒去留 3 就闭合电路的面积而言 致使电路的面积有收缩或扩张的趋势 收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化 若穿过闭合电路的磁感线皆朝同一方向 则磁通量增大时 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 4 就电流而言 感应电流阻碍原电流的变化 即原电流增大时 感应电流方向与原电流方向相反 原电流减小时 感应电流方向与原电流方向相同 简称口诀 增反减同 3 应用楞次定律的一般步骤 1 明确研究对象是哪一个闭合电路 2 分析此电路的原磁场方向 并判断穿过此电路的磁通量是增加还是减少 3 根据楞次定律判定感应电流产生的磁场方向 若穿过回路的磁通量是增加的 则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 若是减少 则感应电流的磁场方向应与原磁场方向相同 4 利用安培定则确定感应电流的方向 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年宁夏高二检测 如图1 2 2所示 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的N极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内部 图1 2 2 A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互排斥C 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互吸引D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互排斥 解析 选B 当磁铁向下运动时 穿过闭合电路的磁通量增加 原磁场方向在线圈中心轴线方向上竖直向下 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 即竖直向上 根据右手螺旋定则可以判断该线圈中的电流方向与图1 2 2所示方向相同 通电线圈的上端为N极 故磁铁与线圈相互排斥 二 电磁感应现象中的能量转化当在闭合电路中产生感应电流时 电流做功 消耗了电能 根据能量守恒定律 能量不会被创造 也不会被消灭 那么 是什么能量转化为电能呢 一般有两种情况 1 导体做切割磁感线运动 在电路中产生感应电流 是该导体的机械能转化为电能 图1 2 3 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图1 2 4所示 闭合小金属环从高为h的光滑曲面上由静止滚下 又沿曲面的另一侧上升 若图中磁场为匀强磁场 则环上升的高度 h 若为非匀强磁场 则环上升的高度应 h 填 或 提示 从能否产生感应电流的角度思考 图1 2 4 解析 若磁场为匀强磁场 则小金属环中无感应电流 所以小金属环的机械能守恒 若磁场为非匀强磁场 则小金属环中磁通量发生变化 产生感应电流 所以小金属环的机械能部分转化为电能 答案 三 理解楞次定律与右手定则的关系1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合回路 右手定则研究的是闭合电路的一部分 即一段导线做切割磁感线运动 2 从适用范围上说 楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况 当然包括一部分导体做切割磁感线运动的情况 右手定则只适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动的情况 导线不动时不能应用 因此 右手定则可以看作楞次定律的特殊情况 3 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律应用的比较 1 应用现象 2 应用区别关键是抓住因果关系 因电而生磁 I B 安培定则 因动而生电 v B I安 右手定则 因电而受力 I B F安 左手定则 因磁而生电 B I感 楞次定律 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图1 2 5所示 一个有界匀强磁场区域 磁场方向垂直于纸面向内 一个矩形闭合导线框abcd 沿纸面方向由左侧位置运动到右侧位置 则 图1 2 5 A 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 感应电流的方向为abcdaC 导线框离开磁场时 受到的安培力方向水平向右D 导线框离开磁场时 受到的安培力方向水平向左 解析 选AD 只有导线框的cd边或ab边在磁场中运动时电路中才有感应电流 所以 cd边在磁场中切割磁感线时 用右手定则判断知感应电流方向为abcda ab边在磁场中切割磁感线时 产生的感应电流方向为adcba 由楞次定律知 当线框进入时会受到阻碍 线框所受的安培力与运动方向相反 即向左 当线框离开磁场时 线框同样会受到阻碍 所受的安培力方向向左 综上所述 选项A D正确 课堂互动讲练 如图1 2 6所示 一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈 则电路中 A 始终有感应电流自a向b流过电流表GB 始终有感应电流自b向a流过电流表GC 先有自a向b的感应电流 后有自b向a的感应电流流过电流表GD 不会产生感应电流 图1 2 6 精讲精析 楞次定律中的 阻碍 并不是 相反 而是当磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场方向相反 当磁通量减少时 感应电流的磁场与原磁场方向相同 答案 C 方法总结 该题是楞次定律的简单应用 应用楞次定律时 应依次确定以下几个物理量 即 引起感应电流的磁场 引起感应电流的磁通量的变化 感应电流的磁场方向 感应电流的方向 2011年天津金华模拟 如图1 2 7所示 一个闭合矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆相连 轻杆上端O点是一个固定转动轴 转动轴与线框平面垂直 线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中 线框平面与磁感线垂直 现将线框从静止释放 并使其左右摆动 在左右摆动过程中 线框受到磁场力的方向是 图1 2 7 A 向左摆动的过程中 受力方向向左 向右摆动的过程中 受力方向向右B 向左摆动的过程中 受力方向向右 向右摆动的过程中 受力方向向左C 向左摆动的过程中 受力方向先向左后向右 向右摆动的过程中 受力方向先向右后向左D 向左 向右摆动过程中始终不受力 精讲精析 从切割磁感线角度来看 在线框向左摆进入磁场的过程中 ab边切割磁感线 磁场方向由N极指向S极 用右手定则可判断 电流方向由a指向b 用左手定则可判断受力向右 当向左摆离开磁场时 cd边切割磁感线 电流方向由d指向c 受力方向向右 同理可判断当线框向右摆进入和离开磁场时受力方向向左 应当注意的是当线框运动到磁场正中间 可看成匀强磁场 由于磁通量不变 所以线框中无感应电流 也不受磁场力 答案 B 方法总结 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 可以看成楞次定律的特殊情况 若是闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简单 由楞次定律也能进行判断 但较为繁琐 如图1 2 8所示 ab是一个可绕垂直纸面的轴O转动的闭合矩形导线框 当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时 导线框ab的运动情况是 图1 2 8 A 保持不动B 逆时针转动C 顺时针转动D 发生转动 但因电源极性不明 无法确定转动方向 自主解答 根据题图所示的电路 导线框ab所处位置的磁场在水平方向 当滑动变阻器的滑片向右滑动时 电路中电阻增大 电流减弱 则穿过闭合导线框的磁通量将减少 根据楞次定律的 阻碍 思想 感应电流的磁场将阻碍原磁通量的减少 所以导线框将通过转动改变自身与磁场的正对面积 来阻碍原磁通量的减少 所以导线框应顺时针转动 选项C正确 A B错误 注意此题并不需要明确电源的极性 故选项D错误 答案 C 变式训练如图1 2 9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 图1 2 9 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 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 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