2018-2019学年高中物理 第四章 电磁感应 4.3 楞次定律课件 新人教版选修3-2.ppt

3楞次定律,【自主预习】1.楞次定律:(1)感应电流的方向:实验探究:如图所示,将螺线管和电流计组成_回路,将磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈,观察并记录感应电流的方向。,闭合,分析:,线圈内磁通量增加时的情况:,逆时针,向上,向上,向下,磁通量的,增加,线圈内磁通量减少时的情况:,向下,顺时针,逆时针,向上,磁通量的,减少,(2)楞次定律:内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化。,阻碍,磁通量,运用楞次定律判定感应电流方向的思维程序图:,2.右手定则:(1)使用范围:判断由导体构成的闭合回路中部分导线做切割磁感线运动时产生_的方向。(2)使用方法:伸开右手,使拇指与其余四个手指_,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线_的方向,这时_所指的方向就是感应电流的方向。,感应电流,垂直,运动,四指,【预习小测】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方向相反C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化D.与引起感应电流的磁场方向相同,【解析】选C。根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化,与磁通量无关,所以A错误、C正确;当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,所以B、D错误。,2.(多选)如图所示是探究感应电流方向实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是(),【解析】选C、D。对C项进行分析,当磁铁向下运动时:(1)原磁场方向向上。(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加。(3)感应电流产生的磁场方向向下。(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同,C对。同理分析D对,A、B错。,3.(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如图所示,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间关系的是(),【解析】选B、C。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。,4.如图所示,AOC是光滑的金属导轨,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,ab是一根金属棒,立在导轨上,它从静止开始在重力作用下运动,运动过程中b端始终在OC上,a端始终在OA上,直到完全落在OC上,空间存在着匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,则ab棒在上述过程中(),A.感应电流方向是baB.感应电流方向是abC.感应电流方向先是ba,后是abD.感应电流方向先是ab,后是ba,【解析】选C。金属棒ab滑动过程中,回路aOb的面积先增大后减小,穿过回路aOb的磁通量先增大后减小,由楞次定律可知感应电流的方向先是ba,后是ab,故C正确。,主题一楞次定律【互动探究】1.感应电流的磁场方向能否与原磁场的方向相同?提示:可以,感应电流的磁场方向与原磁场的方向有时相反,有时相同。,2.感应电流的磁场与原磁场磁通量变化的关系如何?提示:原磁场磁通量变大,则感应电流磁场方向与原磁场方向相反;原磁场磁通量变小,则感应电流磁场方向与原磁场方向相同。即感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化。,3.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?提示:“阻碍”是由感应电流产生的,若回路不闭合,没有感应电流产生,因此不会产生阻碍作用。,4.根据上面的问题和楞次定律的内容,试讨论楞次定律中“阻碍”的含义:(1)起阻碍作用的是“_”。(2)阻碍的是“_”,_。(3)阻碍的实质是_。,感应电流的磁场,原磁场磁通量的变化,而不是阻碍原,磁场,也不是阻碍原磁通量,能量的转化和守恒的具体体现,【探究总结】1.原磁场和感应电流的磁场的区分:当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,闭合回路中会产生感应电流,而感应电流与其他电流一样,也会产生磁场。这样,回路中就存在两个磁场产生感应电流的磁场(原磁场)和感应电流的磁场。,2.阻碍的三种情况:,【拓展延伸】“阻碍”与“阻止”“相反”的区别(1)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”。(2)阻碍不等同相反,当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;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方向相同(增反减同)。,(3)阻碍的是导体与磁铁的相对运动,而不是阻碍导体或磁铁的运动。,【典例示范】如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是(),A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈a的磁通量变小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大,【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)用安培定则确定磁场的情况,用楞次定律判定感应电流的方向。(2)用楞次定律广泛含义确定线圈面积的扩大缩小情况及相对运动情况。,【解析】选D。通过螺线管b的电流如图所示,根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下,滑片P向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路电流增大,所产生的磁场的磁感应强度增强,根据楞次定律可知,线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上,再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向,A错误;由于螺线管b中的电流增大,所产生磁场的磁感应强度增强,线圈a中的磁通量应变大,B,错误;根据楞次定律可知,线圈a将阻碍磁通量的增大。因此,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力将增大,C错误,D正确。,【探究训练】1.(2018桂林高二检测)如图所示,一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈,当磁铁经过A、B两位置时,线圈中(),A.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相同B.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相反C.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相同D.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相反,【解析】选C。当磁铁经过A位置时,线圈中磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中感应电流从左向右看为顺时针方向;当磁铁经过B位置时,线圈中磁通量减小,由楞次定律可知,线圈中感应电流从左向右看为逆时针方向。由楞次定律的相对运动角度来分析,则有“近则斥,远则吸”,当磁铁靠近时,线圈受到水平向右的安培力;当远离时,线圈受到水平向右的安培力,故感应电流所受作用力的方向相同,A、B、D错误,C正确。,2.(2018温州高二检测)如图所示,在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P,AB在线圈平面内。当发现闭合线圈向右摆动时(),A.AB中的电流减小,用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流B.AB中的电流不变,用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流C.AB中的电流增大,用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流D.AB中的电流增大,用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流,【解析】选C。由安培定则可知线圈所处的磁场方向垂直纸面向里,当闭合线圈P向右摆动时,说明穿过线圈的磁通量在增加,故AB中的电流增大,由楞次定律知线圈中的感应电流为逆时针方向,故C正确。,【补偿训练】1.(多选)如图所示,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑动触头,开关S处于闭合状态,N与电阻R相连。下列说法正确的是(),A.当P向右移动时,通过R的电流的方向为b到aB.当P向右移动时,通过R的电流的方向为a到bC.断开S的瞬间,通过R的电流的方向为b到aD.断开S的瞬间,通过R的电流的方向为a到b,【解析】选A、D。根据安培定则可知M线圈内磁场方向向左,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,滑动变阻器的有效电阻减小,M线圈中电流增大,磁感应强度增大,穿过N线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知N线圈中产生的感应电流通过R的方向为b到a,A正确,B错误;断开S的瞬间,M线圈中的电流突然减小,穿过N线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知N线圈中产生的感应电流方向为a到b,C错误,D正确。,2.(多选)如图所示,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靠近回路时()A.p、q将互相靠拢B.p、q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g,【解析】选A、D。解法一:设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出p、q中的感应电流方向如图所示,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,因而加速度小于g。当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结果,所以本题应选A、D。,解法二:根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果总要反抗产生感应电流的原因。本题中“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将相互靠拢且磁铁的加速度小于g,应选A、D。,3.如图所示,当磁场的磁感应强度B增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为()A.内环顺时针,外环逆时针B.外环顺时针,内环逆时针C.内、外环均为顺时针D.内、外环均为逆时针,【解析】选A。当磁场增强时,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强,其方向必然与正在增强的磁场方向相反,即垂直纸面向外,再应用安培定则可得,回路中的感应电流方向为外环逆时针,内环顺时针,A正确。,【通法悟道】用楞次定律中“阻碍”解题的一般步骤(1)确定研究对象是哪部分闭合回路中的物体。(2)确定该闭合回路中在不同时间内磁通量的变化情况。(3)利用楞次定律中的阻碍的具体表现形式:“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”对所研究物体的受力情况和运动进行具体的分析、判断。,主题二右手定则【互动探究】如图所示,导体棒与电流表连接,导体棒在磁场中做切割磁感线的运动。,试结合上述现象讨论:(1)导体棒向右、向左运动指针是否发生偏转?偏转方向是否相同?提示:指针发生偏转,且偏转方向相反。(2)若导体棒向右运动时,穿过这个回路的磁通量是增大还是减小?提示:磁通量减小。,(3)感应电流的磁场方向沿哪个方向?提示:由楞次定律知感应电流的磁场方向向下。(4)导体棒AB中的感应电流沿哪个方向?提示:感应电流沿AB方向。,(5)由上述问题可以得到感应电流的方向、磁场方向和导体运动方向之间遵循怎样的关系?提示:这三个方向之间的关系遵循右手定则。(6)右手定则和安培定则都使用右手,二者的主要区别是什么?提示:右手定则判断电流的方向;安培定则判断电流产生磁场的方向。,【探究总结】左手定则、右手定则、安培定则的对比,【典例示范】如图所示,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(),A.圆环中磁通量不变,环中无感应电流产生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,【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)利用右手定则判断导体中的感应电流方向。(2)切割磁感线的导体相当于电源,圆环相当于外电路。,【解析】选D。导体ef向右切割磁感线,由右手定则可判断导体ef中感应电流为ef,而导体ef分别与导体环的左右两部分构成两个闭合回路,故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,故D正确。,【探究训练】1.(2018榆林高二检测)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,【解析】选B。根据磁场方向和导体棒的运动方向,用右手定则可以判断出在PQ中产生的感应电动势的方向由P指向Q,即导体棒下端电势高、上端电势低,所以在接入R的闭合电路中,电流由c流向d,在接入r的闭合电路中,电流由b流向a,故B正确。,2.如图所示,平行导体滑轨MM、NN水平放置,固定在匀强磁场中,磁场的方向与水平面垂直向下。滑线AB、CD横放其上静止,形成一个闭合电路。当AB向右滑动的瞬间,电路中感应电流的方向及滑线CD受到的磁场力的方向分别为(),A.电流方向沿ADCB;受力方向向右B.电流方向沿ABCD;受力方向向左C.电流方向沿ABCD;受力方向向右D.电流方向沿ADCB;受力方向向左,【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)根据右手定则判断出闭合回路中感应电流的方向。(2)根据左手定则或楞次定律的“增缩减扩”判断出滑线CD的受力方向。,【解析】选A。方法一:因为AB向右滑动,根据右手定则,AB中感应电流的方向由B向A,即瞬间电流方向为ADCB,再根据左手定则可判断滑线CD受力方向向右。,方法二:先根据右手定则判断出感应电流的方向为ADCB,再根据楞次定律的另一表述感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,本题中的原因是AB向右滑动使回路面积增大,所以要反抗这种原因,滑线CD将向阻碍面积增大的方向移动,故CD受力方向向右,正确答案为A。,【补偿训练】1.(多选)如图所示,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