高中物理 第4章 电磁感应 3 楞次定律同步备课课件 新人教版选修

第四章电磁感应 3楞次定律 学习目标1 正确理解楞次定律的内容及其本质 2 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 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 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 楞次定律 根据如图1甲 乙 丙 丁所示进行电路图连接与实验操作 并填好实验现象 图1 向下 向上 增加 减少 相反 相同 相同 相反 向上 向上 向下 向下 向上 减少 向下 请根据上表所填内容理解 甲 乙两种情况下 磁通量都 感应电流的磁场方向与原磁场方向 丙 丁两种情况下 磁通量都 感应电流的磁场方向与原磁场方向 相反 相同 减少 增加 楞次定律 1 内容 感应电流总是具有这样的方向 就是感应电流的磁场总要阻碍 2 理解 当磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场方向 当磁通量减少时 感应电流的磁场与原磁场方向 即增减 引起感应电流的磁通量的变化 相反 反 同 相同 判断下列说法的正误 1 感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反 2 感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同 3 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 1 请用楞次定律判断感应电流的方向 二 右手定则 如图2所示 导体棒ab向右做切割磁感线运动 感应电流的方向a d c b a 2 感应电流I的方向 原磁场B的方向 导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系 根据课本P13右手定则 自己试着做一做 满足右手定则 答案 图2 答案 右手定则 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 垂直 拇指 四指 判断下列说法的正误 1 右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向 2 所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向 3 所有的电磁感应现象 都可以用安培定则判断感应电流方向 4 当导体不动 而磁场运动时 不能用右手定则判断感应电流方向 2 题型探究 一 楞次定律的理解 1 因果关系 楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系 磁通量发生变化是原因 产生感应电流是结果 2 阻碍 的含义 1 谁阻碍 感应电流产生的磁场 2 阻碍谁 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 3 如何阻碍 当原磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 当原磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 4 阻碍效果 阻碍并不是阻止 结果增加的还是增加 减少的还是减少 注意 从相对运动的角度看 感应电流的效果是阻碍相对运动 例1关于楞次定律 下列说法正确的是A 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B 闭合电路的一部分导体在磁场中运动时 必受磁场阻碍作用C 原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场同向D 感应电流的磁场总是跟原磁场反向 阻碍原磁场的变化 答案 解析 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 选项A正确 闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时 不受磁场阻碍作用 选项B错误 原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场反向 选项C错误 当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向 当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向 选项D错误 二 楞次定律的应用 例2 多选 如图3所示 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中 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 环中感应电流方向都是沿逆时针方向的 图3 D 将圆环左右拉动 当环全部处在磁场中运动时 圆环中无感应电流 答案 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 D正确 楞次定律应用四步曲 1 确定原磁场方向 2 判定产生感应电流的磁通量如何变化 增加还是减少 3 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向 增反减同 4 判定感应电流的方向 该步骤也可以简单地描述为 一原二变三感四螺旋 一原 确定原磁场的方向 二变 确定磁通量是增加还是减少 三感 判断感应电流的磁场方向 四螺旋 用右手螺旋定则判断感应电流的方向 针对训练如图4所示 金属环所在区域存在着匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 当磁感应强度逐渐增大时 内 外金属环中感应电流的方向为A 外环顺时针 内环逆时针B 外环逆时针 内环顺时针C 内 外环均为逆时针D 内 外环均为顺时针 答案 解析 图4 首先明确研究的回路由外环和内环共同组成 回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内 外环之间的磁通量增加 由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 垂直于纸面向外 再由安培定则判断出感应电流的方向是 在外环沿逆时针方向 在内环沿顺时针方向 故选项B正确 三 右手定则的应用 1 适用范围 闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断 2 右手定则反映了磁场方向 导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系 1 大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向 既可以是导体运动而磁场未动 也可以是导体未动而磁场运动 还可以是两者以不同速度同时运动 2 四指指向电流方向 切割磁感线的导体相当于电源 例3下列图中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 导体ab上的感应电流方向为a b的是 答案 解析 题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线 应用右手定则判断可得 A中电流方向为a b B中电流方向为b a C中电流方向沿a d c b a D中电流方向为b a 故选A 达标检测 3 1 某磁场磁感线如图5所示 有一铜线圈自图中A处落至B处 在下落过程中 自上向下看 线圈中的感应电流方向是A 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 1 2 3 4 图5 自A处落至图示位置时 穿过线圈的磁通量增加 由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针 从图示位置落至B处时 穿过线圈的磁通量减少 由楞次定律知 线圈中感应电流方向为逆时针 C项正确 解析 2 磁铁在线圈中心上方开始运动时 线圈中产生如图6方向的感应电流 则磁铁A 向上运动B 向下运动C 向左运动D 向右运动 答案 1 2 3 4 图6 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A 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 解析 由右手定则知ef上的电流由e f 故右侧的电流方向为逆时针 左侧的电流方向为顺时针 选D 1 2 3 4 图7 4 1931年 英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言 存在只有一个磁极的粒子 即 磁单极子 1982年 美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验 他设想 如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图8所示的超导线圈 那么 从上向下看 超导线圈上将出现A 先顺时