－鲁科版选修32 2.1 感应电流的方向 学案.docx

2.1感应电流的方向 学案学习目标：1.理解楞次定律的内容,能运用楞次定律判断感应电流的方向,解答有关问题.2.理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映.3.掌握右手定则,并理解右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式.4.体验楞次定律实验探究过程,提高分析、归纳、概括及表述能力.基础知识：1.当闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中会产生感应电流,产生感应电流的方向可用判断.(1)楞次定律的内容感应电流的磁场总要引起感应电流的.(2)根据楞次定律,当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向. (3)从“阻碍相对运动”的角度看,楞次定律的这个结论可以用能量守恒解释既然有感应电流产生,就有其他能转化为电能.又由于感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,表现出的现象就是相对运动.2.如图所示,当闭合电路的一部分导体做磁感线的运动时,导体中产生感应电流的方向可用判断,即伸开右手让拇指跟其余四指垂直,并且都与手掌在一个平面内,让磁感线垂直手心进入,拇指指向导体的方向,其余四指的指向就是的方向.1.重点难点教学重点楞次定律的获得及理解;应用楞次定律判断感应电流的方向;利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向.教学难点楞次定律的理解及实际应用.学习交流：主题1探究感应电流的方向情景某小组同学参照教材的第22页“实验与探究”中“磁通量变化与感应电流方向的关系”的实验步骤,先做了以下几步实验,并得出了以下结果(1)当电流从电流表的左接线柱流进、右接线柱流出时,电流表指针向左偏;电流从电流表的右接线柱梳进、左接线柱流出时,电流表指针向右偏.(2)他们所用螺线管漆包线的绕法如图所示(从上往下看是顺时针).(3)他们把电流表和螺线管按图示连接好电路,然后完成了以下4步操作(如表格中甲、乙、丙、丁四图所示).问题试根据实验现象,探究感应电流的磁场方向与磁通量变化及原磁场方向间的关系.(1)先根据电流表指针偏转情况完成下表表格中其他内容.原磁场(条形磁铁产生)b的方向穿过螺线管的磁通量的变化感应电流产生的磁场b的方向b与b方向上的关系(2)上面四组实验中,感应电流的磁场b与原磁场b的方向有时相同,有时相反,那么什么时候相同?什么时候相反?能得出什么结论?主题2楞次定律的理解及应用问题(1)阅读教材23页的楞次定律,说出楞次定律的内容.并说一说你对楞次定律中“阻碍”二字是如何理解的?问题(2)如图所示,通电导线与矩形线圈abcd处于同一平面.请判断当线圈abcd向左移动时,线圈中感应电流的方向如何?应用楞次定律可以判断感应电流,具体的步骤是什么?主题3楞次定律的拓展含义问题(1)通电螺线管又相当于电磁铁,试画出主题1表格中的甲、乙、丙、丁四图中螺线管的n、s极,并说明它对磁铁的运动起什么作用?(2)分析上面四种情形中能量的转化情况.这四种情况中都有感应电流产生,那么能量(电能)是凭空增加的吗?典例：一、楞次定律的应用例1法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示.软铁上绕有m、n两个线圈.当m线圈电路中的开关断开的瞬间,线圈n中的感应电流沿什么方向?变式训练1如图所示,用一根长为l、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于o点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0l.先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦.下列说法正确的是()a.金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcdab.金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcbac.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等d.金属线框最终将在磁场内做往复运动二、楞次定律的拓展含义例2如图所示,ef、gh为两水平放置的相互平行的金属导轨,ab、cd为搁在导轨上的两金属棒,与导轨接触良好且无摩擦.当一条形磁铁从某一高度自由下落向下靠近导轨时,下列说法正确的是()a.磁铁的加速度小于gb.磁铁的加速度等于gc.如果下端是n极,两棒向外运动d.如果下端是s极,两棒相向靠近变式训练2如图所示,在o点悬挂一轻质导线环,将一条形磁铁沿导线环轴线方向突然向环内插入,则导线环的运动情况是()a.不动b.向右摆动c.向左摆动d.因磁铁的极性未知,无法确定三、感应电动势的方向例3如图所示,粗细均匀的电阻为r的金属圆环放在磁感应强度为b的垂直环面的匀强磁场中.圆环直径为d,电阻为r2的金属棒ab在开始处与环相切,使ab始终以垂直于棒的速度v向左运动,当ab端的连线到达圆环的直径位置时,问(1)ab棒中的电流是多大?(2)a、b两端哪端电势高?ab两端电势差为多大?参考答案1.楞次定律(1)阻碍磁通量的变化(2)相反相同(3)阻碍2.切割右手定则运动感应电流1.解答(1)向下;增大;向上;反向;向下;减小;向下;同向;向上;增大;向下;反向;向上;减小;向上;同向.(2)甲图和丙图中,当n极插入和s极插入时,磁通量都是增加的,这时感应电流的磁场b与原磁场方向相反.乙图和丁图中,当n极拔出和s极拔出时,磁通量都是减少的,这时感应电流的磁场b与原磁场方向相同.结论当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同.2.解答楞次定律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.对“阻碍”二字的理解感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”,阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.“阻碍”并不是相反.事实上,感应电流产生的磁场方向和原磁场方向可能同向,也可能反向,需根据磁通量的变化情况判断.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小.“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,原磁场的变化趋势不会改变.(2)解答线圈中感应电流方向为逆时针方向(adcb).具体步骤明确用楞次定律研究的对象是线圈abcd;明确通电导线中的电流在线圈中产生的磁场(或叫原磁场) b的方向是垂直纸面向里的;当线圈abcd向左移动时,由电流产生的磁场b增强,线圈abcd中的磁通量增加;根据楞次定律,感应电流的磁场b要阻碍磁通量的增加,所以b的方向垂直纸面向外;根据右手螺旋定则,由b的方向可以判定,线圈abcd中感应电流的方向沿逆时针方向.3.解答(1)四种情况的感应电流产生的磁场方向、螺线管的n、s极如图所示.从图中可以看出,四种情况下,螺线管的磁场对磁铁的运动都起阻碍作用.结论感应电流的磁场总是阻碍导体的相对运动,其表现为“拒去留”.(2)甲和丙图中,当磁铁移近螺线管时,外力克服它们间的排斥力做功,将其他形式的能转化为电能;在乙图和丁图中,当磁铁远离螺线管时,外力要克服它们间的引力做功,将其他形式的能转化为电能.两种情况下,总能量都是守恒的.一、楞次定律的应用例1如图所示【解析】楞次定律要研究的是线圈n与电流表构成的回路.m中的电流在铁环中产生的磁场方向是顺时针的,即在线圈n中原磁场方向是向下的;开关断开的瞬间,穿过n的磁通量减少;根据楞次定律可以判断感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,线圈n中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即向下;根据右手螺旋定则可以判断线圈n中感应电流的方向如图所示.【点拨】应用楞次定律判断感应电流的方向可以分四步走,可简记为一原、二变、三感、四螺旋.按部就班,就不会出错.变式训练1d【解析】解法一利用楞次定律判断感应电流方向.线框进入时,原磁场方向向里,磁通量增加,由楞次定律知感应电流的磁场方向向外,再由安培定则知,感应电流的方向为adcba;同理,线框离开时,感应电流的方向为abcda,故选项a、b均错误.解法二由右手定则判断感应电流方向.线框进入时,cd边向左切割磁感线,由右手定则知,感应电流方向为adcba;离开时,ab边向左切割感线,由右手定则知,感应电流方向为abcda.故选项a、b均错误.由能量守恒定律知,机械能转化为电能,再转化为焦耳热,故线框速度减小,选项c错误.线圈不出磁场,磁通量不变化,由于d0l,所以线框最终做往复运动,选项d正确.二、楞次定律的拓展含义例2ad【解析】由楞次定律的拓展含义可知,两金属棒和导轨组成的回路中产生的感应电流,一是阻碍磁通量的改变,因为磁铁向下运动,回路中的磁通量增加,为了阻碍磁通量的变化,两棒将互相靠近;二是阻碍磁铁的相对运动,感应电流的磁场给磁铁一个向上的磁场力,使磁铁的加速度小于g.【点拨】应用楞次定律,除了按部就班分四步走之外,也经常直接应用它的两个拓展含义解题感应电流总是阻碍磁通量的变化,即过程向“延缓原磁通的变化”的方向发展;感应电流总是阻碍导体间的相对运动,表现为“拒去留”.变式训练2b【解析】不管是哪个磁极插入,都是由于相对运动导致导线环中产生感应电流,而感应电流的效果总是阻碍相对运动,“拒”即插入时排斥,“去留”即穿出时吸引,故导线环受排斥而向右摆动,所以选项b正确.三、感应电动势的方向例3(1)4bdv3r(2)a端电势高bdv3【解析】ab到达虚线所示位置时,根据右手定则可以判断感应电流的方向为ba,等效电路如图所示.(1)电路的总电阻为r=r4+r2=3r4干路中的电流为i=er=4bdv3r.(2)根据右手定则可知,a端电势较高.ab棒两端的电势差为uab=