沪科版选修32 2.2　探究感应电流的方向 学案.doc

1.2探究感应电流的方向学 习 目 标知 识 脉 络1知道探究感应电流的方向的实验操作及现象分析2知道并理解楞次定律的内容和右手定则的内容(重点、难点)3掌握应用楞次定律、右手定则判断感应电流的方向(难点)4掌握从能量转化的角度理解楞次定律(难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、探究感应电流的方向楞次定律1实验装置细线悬挂的很轻的铝环(图121)图1212实验过程操作步骤现象实质条形磁铁的一极靠近铝环铝环和磁铁排斥.铝环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍铝环中磁通量的增加条形磁铁的一极远离铝环铝环和磁铁吸引.铝环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍铝环中磁通量的减小.3.楞次定律的内容感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化二、电磁感应中的能量转化右手定则1电磁感应中的能量转化产生感应电流的过程，是外力克服磁场力做功的过程，磁铁运动的机械能转化成铝环的电能2右手定则伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在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3适用情况适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况基础自测1判断正误(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相同()【提示】感应电流的磁场与原磁场方向也可能相反(2)感应电流的磁场总阻碍闭合回路中磁通量的变化()(3)楞次定律能判定闭合回路中感应电流的方向()(4)电磁感应现象也遵从能量守恒定律()(5)判断通电螺线管周围的磁场用左手定则()【提示】判断通电螺线管周围的磁场用右手螺旋定则(6)判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向应用右手定则()2关于楞次定律，下列说法正确的是() 【导学号：53932008】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，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方向相反，选项c错误；当原磁场增强时感应电流的磁场与原磁场方向相反，当原磁场减弱时感应电流的磁场与原磁场同向，选项d错误3如图122所示，平行导体滑轨mm、nn水平放置，固定在匀强磁场中，磁场方向与水平面垂直向下导体棒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导体棒cd受到的磁场力方向分别为()图122a电流方向沿abcd；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adcb；受力方向向右d电流方向沿adcb；受力方向向左cab向右滑动，根据右手定则知回路中感应电流方向沿adcb方向，又由左手定则判知cd受安培力方向向右，故选c.合 作 探 究攻 重 难对楞次定律的理解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方向与引起感应电流的磁场方向相反2这里的“阻碍”体现为(1)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(2)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3对“阻碍”作用的正确理解(1)“阻碍”不是“阻止”当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加；当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少(2)“阻碍”并不意味着“相反”感应电流产生的磁场方向可能与原磁场方向相同，也可能相反，需根据磁通量的变化情况判断(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或抽出，由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() abcd思路点拨：由磁铁确定原磁场方向；由磁铁的运动方向确定线圈磁通量的增减；由楞次定律确定感应电流方向cd根据楞次定律可确定感应电流的方向：以c选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈中原磁场的方向向上；(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线圈的上端为s极，磁铁与线圈相互排斥运用以上分析方法可知，c、d正确应用楞次定律判断感应电流方向的步骤针对训练1.一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的n极附近竖直下落，由图123所示位置经过位置到位置，位置和位置都很靠近位置.在这个过程中，线圈中感应电流()图123a沿abcd流动b沿dcba流动c从到是沿abcd流动，从到是沿dcba流动d从到是沿dcba流动，从到是沿abcd流动a侧视图如图所示，从到向上的磁通量减少，据楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上，用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即沿abcd流动同理可以判断：从到向下磁通量增加，由楞次定律可得：线圈中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流的方向沿abcd流动，故选a.右手定则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ab的是() ab cd思路点拨：导体切割磁感线电流方向的判断直接用右手定则判断a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ab，b中电流方向为ba，c中电流方向沿adcba，d中电流方向为ba.故选a.(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况.(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动.针对训练2.如图124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()图124a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d由右手定则知ef上的电流由ef，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，故选d.楞次定律的综合应用发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化如图125所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是()图125a铝环有收缩趋势，对桌面压力减小b铝环有收缩趋势，对桌面压力增大c铝环有扩张趋势，对桌面压力减小d铝环有扩张趋势，对桌面压力增大思路点拨：磁铁向铝环靠近，铝环中产生感应电流而受安培力，而安培力的效果阻碍磁通量的变化b根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时有远离磁铁的趋势，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故b项正确(1)导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生感应电流的导体受到磁场的安培力，这个安培力会“阻碍”相对运动，口诀记为“来拒去留”.(2)当闭合电路中有感应电流产生时，闭合电路的各部分导体就会受到安培力作用，会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势).若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用.若原磁通量减少，则通过增大有效面积起到阻碍的作用.口诀记为“增缩减扩”.针对训练3如图126所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a、b，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是() 【导学号：53932009】图126a一起向左运动b一起向右运动cab和cd相向运动，相互靠近dab和cd相背运动，相互远离c由于ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除选项a、b；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增加的目的，故选c.当 堂 达 标固 双 基1某实验小组用如图127所示的实验装置来验证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流的方向是() 【导学号：53932010】图127a.agbb.先agb，后bgac.bgad.先bga，后agbd条形磁铁进入线圈的过程中：确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下明确闭合回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中的感应电流产生的磁场方向向上应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即：电流的方向从bga.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减少，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，即：电流的方向从agb.2两根相互平行的金属导轨水平放置于图128所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒ab和cd可以自由滑动当ab在外力f作用下向右运动时，下列说法中正确的是()图128a导体棒cd内有电流通过，方向是dcb导体棒cd内有电流通过，方向是cdc磁场对导体棒cd的作用力水平向左d磁场对导体棒ab的作用力水平向右b当导体棒ab向右运动时，由右手定则可以判断回路中感应电流方向为acdba，再根据左手定则进一步确定导体棒cd的受力方向水平向右，导体棒ab