4[1].4《楞次定律》

高中物理 选修3 2 4 3 楞次定律 复习回顾 1 电流的磁效应和电磁感应现象 2 通电螺线管的磁感线方向怎样判断 3 产生感应电流的条件是什么 只要穿过闭合电路的磁通量变化 就有感应电流 产生感应电流的条件是 插入和拔出磁铁时 电流方向一样吗 猜想与假设 你认为感应电流的方向可能与哪些因素有关 1 感应电流的方向与原磁场的方向有什么关系 2 感应电流的方向与磁通量的变化有什么关系 器材 电路 实验方案 探究目标 实验器材 条形磁铁 螺线管 灵敏电路计 确定线圈导线的绕向 左进左偏右进右偏 确定电流方向和电流表指针偏转的关系 用试触法 实验 由实验 你可以总结出感应电流的方向由什么因素决定吗 上面的实验用简单的图表示为 可以根据图示概括出感应电流的方向与磁通量变化的关系吗 分析实验现象 很难 是否可以通过一个中介 感应电流的磁场来描述感应电流与磁通量变化的关系 磁铁磁场的变化在线圈中产生了感应电流 而感应电流本身也能产生磁场 感应电流的磁场方向既跟感应电流的方向有联系 又跟引起磁通量变化的磁场有关系 下面就来分析这三者之间的关系 示意图 感应电流的磁场方向 感应电流方向 俯视 线圈中磁通量的变化 线圈中磁场的方向 S极拔出 S极插入 N极拔出 N极插入 向下 减小 顺时针 向下 向上 向上 减小 顺时针 逆时针 向下 向上 增加 向下 增加 逆时针 向上 原磁场方向 原磁场磁通量的变化 B感 原 增 减 与B原 与B原 阻碍 变化 反 同 1 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 一 楞次定律 楞次 增反减同 楞次 1804 1865 俄国物理学家和地球物理学家 16岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学 26岁当选为俄国科学院候补院士 30岁时升为正式院士 并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长 学生中的 物理学家 楞次在中学时期就酷爱物理学 成绩突出 1820年他以优异成绩考入杰普特大学 学习自然科学 1823年他还在三年级读书 就因为物理成绩优秀被校方选中 以物理学家的身分参加了环球考察 1828年2月16日 楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报 由于报告生动 出色 被接收为科学院研究生 楞次 2 理解 阻碍 谁起阻碍作用 阻碍什么 阻碍不是相反 阻碍不是阻止 如何阻碍 感应电流的磁场 引起感应电流的磁通量的变化 增反减同 使磁通量的变化变慢 结果如何 从相对运动看 3 拓展 感应电流的磁场总要阻碍相对运动 来拒去留 二 楞次定律的应用 思考题 通电直导线与矩形线圈在同一平面内 当线圈远离导线时 判断线圈中感应电流的方向 并总结判断感应电流方向的步骤 v I 分析 1 原磁场的方向 向里 2 原磁通量变化情况 减小 3 感应电流的磁场方向 向里 4 感应电流的方向 顺时针 明确研究对象 原磁通量变化 原磁场方向 楞次定律 感应电流磁场方向 感应电流方向 楞次定律的应用步骤 安培定则 楞次定律 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示 软铁环上绕有A B两个线圈 当A线圈电路中的开关断开的瞬间 线圈B中的感应电流沿什么方向 例题1 B原 同向 I感 增反减同 如图所示 在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD 线圈与导线始终在同一个平面内 线圈在导线的右侧平移时 其中产生了A B C D A方向的电流 请判断 线圈在向哪个方向移动 分析 研究对象 矩形线圈 由线圈中感应电流的方向 据右手螺旋定则可以判断感应电流磁场方向 楞次定律 原磁通量变化 线圈是向左移动的 例题2 原磁场的方向 向里 向外 增大 增反减同 2 如图 导线AB和CD互相平行 在闭合开关S时导线CD中感应电流的方向如何 I 增反减同 例与练2 来拒去留 10 如图所示 在通电螺线管外部左侧和内部靠近右侧处 各吊一个轻质闭合金属环a和b a b的环面均与螺线管的轴线垂直 现将变阻器R的滑片P向左移动 则a b环将 A a环左摆 b环右摆B a环右摆 b环左摆C a环左摆 b环不动D a环右摆 b环右摆 11 如图所示 在水平的平行光滑金属导轨上放两根金属棒 当磁铁竖直向下穿向两根金属棒的中央时 A 两金属棒向中间靠拢B 两金属棒向两边分开C 两金属棒将不动D 两棒的运动情况与磁极的性质有关 6 如图所示 两个金属圆环在最低点处切断并分别焊在一起 整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中 当磁场均匀增加时 A 内环有逆时针方向的感应电流B 内环有顺时针方向的感应电流C 外环有逆时针方向的感应电流D 内 外环都没有感应电流 例5 如图所示 匀强磁场B中 放置一水平光滑金属框架abcd 有一根金属棒ef与导轨接触良好 在外力F的作用下匀速向右运动 分析此过程中能量转化的情况 例1 两平行长直导线都通以相同电流 线圈abcd与导线共面 当它从左到右在两导线之间移动时 其感应电流的方向是 例3 如图所示 一个闭合的轻质圆环 穿在一根光滑的水平绝缘杆上 当条形磁铁的N极自右向左向圆环中插去时 圆环将如何运动 例题2 如图所示 光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b 当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时 则 2 在非匀强磁场中 磁通量变化比较复杂 有几种情况需要特别注意 1 如右图所示 矩形线圈沿a b c在条形磁铁附近移动 试判断穿过线圈的磁通量如何变化 2 电流方向如何 4 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 A 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 例与练3 12 如图所示 螺旋形线圈M置于铜圆环A的轴线上 当螺旋形线圈中通过的电流I强度减小时 下列说法正确的是 A 铜圆环有缩小的趋势B 铜圆环有扩张的趋势C 螺旋形线圈有缩短的趋势D 螺旋形线圈有伸长的趋势 例2 如右图所示 在水平放置的光滑绝缘杆ab上 挂有两个金属环M和N 两环套在一个通电密绕长螺线管的左部 当变阻器的滑动触头向左移动时 两环将怎样运动 A 两环保持相对静止一起向左运动B 两环保持相对静止一起向右运动C 两环互相靠近并向左运动D 两环互相离开并向右运动 解析 1 由MN在磁场力作用下向右运动 如何确定L1中感应电流产生的磁场方向 答 当MN棒在磁场力作用下向右运动时 由左手定则知感应电流由M N 由安培定则知L1中感应电流产生的磁场方向向上 2 L1中电流方向一定 L2中电流的磁场方向及大小变化有几种情况 答 由楞次定律可知若L2中感应电流的磁场方向向上 则磁场必减弱 若L2中感应电流的磁场向下 则原磁场必增强 3 若L2的电流的磁场向上并减弱则PQ棒中电流方向 大小如何 向哪运动 加速还是减速 答 PQ棒中电流由Q P 电流应减小 由右手定则可得 PQ应向右运动并减速 4 若L2中电流的磁场向下并增强 则PQ棒中电流方向 大小如何 向哪运动 加速还是减速 答 PQ棒中电流由P Q 电流应增大 由右手定则可得PQ应向左运动并加速 答案 BC 3 如图 M N是套在同一铁芯上的两个线圈 M线圈与电池 电键 变阻器相连 N线圈与R 连成一闭合电路 当电键合上后 将图中变阻器R的滑片向左端滑动的过程中 流过电阻R 的感应电流什么方向 例与练4 明确研究对象 原磁通量变化 原磁场方向 楞次定律 感应电流磁场方向 感应电流方向 楞次定律的应用步骤 安培定则 增反减同 来拒去留 增缩减扩 这些现象的共同本质是什么 阻碍磁通量的变化 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映 为什么会出现这种现象 这些现象的背后原因是什么 1 楞次定律的内容 从磁通量变化看 感应电流总要阻碍磁通量的变化 从相对运动看 感应电流总要阻碍相对运动 课堂小结 I感 B感 产生 阻碍 产生 3 楞次定律中 阻碍 的含意 不是相反 不是阻止 可理解为 增反减同 结果 反抗 原因 2 楞次定律中的因果关系 来拒去留 增缩减扩 如何判定I方向 楞次定律 相对运动 增反减同 来拒去留 磁通量变化 能量守恒 当闭合导体的一部分做切割磁感线的运动时 怎样判断感应电流的方向 假定导体棒AB向右运动 1 我们研究的是哪个闭合电路 2 穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小 3 感应电流的磁场应该是沿哪个方向 4 导体棒AB中的感应电流沿哪个方向 ABEF 增大 垂直纸面向外 向上 2 适用范围 闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流 1 右手定则 伸开右手 使拇指与其余四指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁感线从掌心进入 拇指指向导体运动的方向 四指所指的方向就是感应电流的方向 三 右手定则 3 在图中CDEF是金属框 当导体AB向右移动时 请用楞次定律判断ABCD和ABFE两个电路中感应电流的方向 我们能不能用这两个电路中的任一个来判定导体AB中感应电流的方向 ABCD中感应电流方向 A B C D A ABFE中感应电流方向 A B F E A AB中感应电流方向 A B 1 楞次定律适用于由磁通量变化引起感应电流的一切情况 右手定则只适用于导体切割磁感线 右手定则 是 楞次定律 的特例 2 在判断导体切割磁感线产生的感应电流时右手定则与楞次定律是等效的 右手定则比楞次定律方便 右手定则 与 楞次定律 判断 力 用 左手 判断 电 用 右手 左手定则 与 右手定则 四指 和 手掌 的放法和意义是相同的 唯一不同的是拇指的意义 例 如右图所示 在匀强磁场中 放着一个平行导轨 与大线圈D相连接 要使放在D中的A线圈 A D两线圈共面 各处受到沿半径指向圆心的力 金属棒MN的运动情况可能是 A