高中物理第一章电磁感应第三节感应电流的方向学案粤教版选修.docx

第三节感应电流的方向学习目标重点难点1能记住楞次定律，会应用楞次定律判定感应电流的方向；2从能量守恒的角度理解电磁感应现象和楞次定律，进一步认识能的转化和守恒定律的普遍意义重点：理解楞次定律难点：理解楞次定律中产生感应电流时两磁场间的“阻碍”作用一、楞次定律1楞次定律：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2楞次定律的适用范围：所有判断感应电流方向的情况预习交流1电磁感应中，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？为什么？答案：若电路不闭合，无感应电流，即无感应电流产生的磁场，所以不会产生阻碍原磁场变化的作用二、右手定则1右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向2右手定则的适用范围：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动3右手定则可以看作楞次定律的特殊情况预习交流2如图所示，水平放置的平行金属导轨的两端接有电阻R，导线ab能在框架上无摩擦地滑动，匀强磁场垂直穿过框架平面，当ab匀速向右移动时，试判断流过R的电流方向答案：由右手定则可判断流过导线ab的电流方向为ba，所以流过R的电流方向为dRc一、楞次定律1楞次定律中反映了怎样的因果关系？答案：闭合回路中磁通量变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因2仔细阅读楞次定律的内容后，（1）你是怎样理解“阻碍”二字的含义的呢？（2）是谁阻碍了谁？（3）阻碍了什么？（4）如何阻碍的？（5）阻碍的结果又是什么呢？答案：（1）“阻碍”并不是“阻止”，只是延缓了磁通量的变化，电路中磁通量还是变化的例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加得慢一点实际上楞次定律中的“阻碍”二字，是指“反抗产生感应电流的那个原因”（2）谁阻碍谁：是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化（3）阻碍什么：阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身（4）如何阻碍：当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”（5）结果：阻碍并不是阻止，只是延续了磁通量的变化，这种变化继续进行，最终结果不受影响3“楞次定律”中反映了怎样的能量转化关系？答案：楞次定律中的阻碍作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化为电能4按图所示将磁铁插入线圈和从线圈中拔出，请思考：（1）插入和拔出磁铁时，电流方向一样吗？（2）改变N极、S极方向，反复做这个实验，用怎样一句话把判断感应电流的方向的方法总结出来？答案：（1）不一样（2）感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）磁通量的变化根据楞次定律可知，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的变化D与引起感应电流的磁场方向相同答案：C解析：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项错误，C项正确；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两项错误1对楞次定律的理解在闭合电路中产生的感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，说明闭合电路中磁通量发生变化是产生感应电流的条件，所产生的感应电流的磁场又反过来影响电路中磁通量的变化可简单描述为2楞次定律中的阻碍通常表现为四种：（1）阻碍原磁通量的变化（增反减同）；（2）阻碍导体的相对运动（来拒去留），不是阻碍导体或磁体的运动；（3）通过改变线圈的面积来“反抗”磁场变化（增缩减扩）；（4）阻碍自身电流的变化（自感现象）（第6节中将学到）3应用楞次定律解决问题的一般步骤：（1）确定研究对象，即明确要判断的是哪个闭合电路中产生感应电流；（2）确定研究对象所在处的磁场方向及其磁场的分布情况；（3）确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况；（4）根据楞次定律判断闭合回路中的感应电流的方向二、楞次定律的应用1应用楞次定律如何判定感应电流的方向？楞次定律的“阻碍”作用正是能量转化和守恒的反映，那么从能量转化和守恒的角度如何来理解楞次定律？答案：增反减同，其他形式的能与电能之间的转化2如图所示，两个线圈A，B套在一起，线圈A中通有电流，方向如图所示当线圈A中的电流突然增强时，线圈B中的感应电流方向如何？此时线圈B具有扩张趋势还是收缩趋势？答案：顺时针方向有扩张趋势由右手螺旋定则可判断线圈A中电流在线圈内的磁场向外，在线圈外的磁场向里，穿过线圈B的合磁通量向外当线圈A中电流增强时，产生的磁场增强，通过线圈B的磁通量增加由楞次定律结合右手螺旋定则可判断线圈B中的感应电流为顺时针方向，即与线圈A中的感应电流方向相反线圈B的变化有两种判断方法：（1）直接利用左手定则线圈B所在处的磁场方向向里，取一小段电流元应用左手定则判断受力方向沿半径向外，所以线圈B有扩张趋势（2）应用楞次定律的另一种表述因为感应电流受安培力总是阻碍磁通量的变化，而线圈B面积越大，通过的磁通量越少所以当线圈A中的电流增强时，通过线圈B中的磁通量增加，线圈B中的感应电流受安培力使线圈B有扩张趋势，以阻碍磁通量的增加如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则（）A车将向右运动B使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部由螺线管转变为电能，最终转化为螺线管的内能C条形磁铁会受到向左的力D车会受到向左的力答案：AC解析：假设磁铁的N极插入小车，根据楞次定律可判断线圈中的感应电流的磁场向左，即螺线管左端相当于N极，所以磁铁与小车相互排斥，小车在光滑水平面上受力向右运动，所以A、C两项正确，D项错误电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车动能和螺线管中的内能，所以B项错误1应用楞次定律解题的一般步骤一般步骤也可概括为下列四句话：“明确增减和方向，增反减同切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向”2从功和能的观点入手分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，往往能使问题迎刃而解3楞次定律的推广（1）若由于相对运动导致电磁感应现象，则感应电流的效果阻碍该相对运动，简称口诀：“来拒去留”（2）若电磁感应致使回路的面积有收缩或扩张的趋势，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”4右手定则是楞次定律的一个特例，它仅适用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流三、右手定则1导体在磁场中运动时会切割磁感线，我们应该如何理解“切割”二字的含义？如图中的导体（表示导体横截面）切割磁感线吗？答案：导体“切割”磁感线的条件是导体及导体的运动方向不与磁感线平行“切割”就像用镰刀割麦子一样确实要切割，图中的一部分导体在磁场中向下运动，实际上并不切割磁感线2右手定则描述了三种情况：磁场方向、导体棒的方向和导体棒的运动方向两两垂直时；磁场方向与导体棒的方向垂直、导体棒的方向与导体棒的运动方向垂直，但磁场方向与导体棒的运动方向不垂直时；磁场方向与导体棒的运动方向垂直，导体棒的方向与导体棒的运动方向垂直，但磁场方向与导体棒的方向不垂直时，感应电流方向的判断方法。而磁场方向与导体棒的方向垂直，磁场方向与导体棒的运动方向垂直，但导体棒的方向与导体棒的运动方向不垂直的情况下，还能否应用右手定则来判断感应电流方向呢？答案：可以应用此时不必让拇指与四指垂直，磁感线穿入掌心，拇指指向导体的运动方向，四指指向依然是感应电流的方向3如图所示，导体棒在做圆周运动时，a、b哪端的电势高？你知道怎样判断吗？答案：导体棒在切割磁感线时，a端的电势高，b端的电势低可用右手定则来判断，不过使用右手定则时，应让拇指指向导体的转动方向，磁感线垂直穿过手心；四指指向电源的正极，可知a端相当于电源正极（2011南通高二检测）如图所示，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（）A导线框进入磁场时，感应电流方向为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：由右手定则可判断出导线框进入磁场时，感应电流方向为adcba，导线框离开磁场时，感应电流方向为abcda由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左，导线框离开磁场时受到的安培力也是水平向左，故D正确1右手定则中所述的是导体的运动方向，应为导体相对磁场的运动方向例如，当闭合电路不动，磁场相对于闭合电路的一部分导体运动时，也可以产生感应电流2要注意区分右手定则，右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的不同用途和用法1如下图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流由B经R到A，则磁铁的运动可能是（）A向下运动B向上运动C向左平移 D向右平移答案：A解析：用已知的结论应用楞次定律逆向推断产生的原因（1）由感应电流方向BRA，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向上；（2）由楞次定律判断得螺线管内的磁通量变化应是向下的增加或向上的减少；（3）由条形磁铁磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的，故应是磁通量增加，故磁铁应向下运动2如下图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是（）A向右摆动 B向左摆动C静止 D不能判定答案：A解析：磁铁向右运动时，由楞次定律的另一种表述得知铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，磁铁和铜环间有推斥作用，故A项正确3如下图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线圈共面旋转）（）A向右匀速运动 B向左加速运动C向右减速运动 D向右加速运动答案：BC解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大因此，对于前者，应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动故应选B，C两项4一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁的中心恰与线环的圆心重合，如下图所示，为了在导线环中产生感应电流，磁铁应（）A绕垂直于纸面且过O点的轴转动B向右平动C向左平动DN极向外，S极向内