高二物理 选修3-2 4.3楞次定律

1、第第1 1课时课时 感应电流方向的判定感应电流方向的判定 + +G如何判定感应电流的方向呢？如何判定感应电流的方向呢？NS 在电磁感应现象中，插入和拔出磁铁时在电磁感应现象中，插入和拔出磁铁时,产生产生的感应电流的方向是不一样的。的感应电流的方向是不一样的。左进左偏左进左偏 右进右偏右进右偏+ +G试触法试触法结论：电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏。结论：电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏。实验实验1：找出灵敏电流计中指针偏转方向和电流方向的关系：找出灵敏电流计中指针偏转方向和电流方向的关系+ +G实验实验1：找出灵敏电流计中指针偏转方向和电流方向的关系：找出灵敏电流计中指针偏转方向

2、和电流方向的关系G+ +NN极插入极插入NN极抽出极抽出S S极插入极插入S S极抽出极抽出SN SNSN实验2感应电感应电流的方流的方向向逆时针逆时针顺时针顺时针顺时针顺时针逆时针逆时针原磁场原磁场的变化的变化中介中介感应电流的磁场感应电流的磁场向下向下增加增加向上向上增加增加向下向下减少减少向上向上减少减少NS原磁场原磁场原磁通量变化原磁通量变化感应电流感应电流原磁通量原磁通量感应电感应电流磁场流磁场示意图示意图感应电流的感应电流的磁 场 方 向磁 场 方 向感应电流方感应电流方向向(俯 视俯 视） S 极拔出极拔出 S 极插入极插入 N 极拔出极拔出 N 极插入极插入向下向下减小减小顺时

3、针顺时针向下向下向上向上向上向上减小减小顺时针顺时针逆时针逆时针向下向下向上向上增加增加S向下向下增加增加逆时针逆时针向上向上NGGNGG原磁场方向原磁场方向原磁场磁通原磁场磁通量 的 变 化量 的 变 化S增增 反反 减减 同同NGNG感应电流的磁场怎样影响原磁场磁通量的感应电流的磁场怎样影响原磁场磁通量的变化变化？感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化。感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化。B感感原原增增减减与与B原原与与B原原阻碍阻碍变化变化反反同同闭合电路磁通量的闭合电路磁通量的变化变化原磁场原磁场感应电流感应电流产生产生阻碍阻碍激激 发发引起引起感应电流磁场感应电流磁场“增反减

4、同增反减同” 楞次楞次(18041865)俄国物理学家和地球俄国物理学家和地球物理学家物理学家.16岁时以优异成绩从中学毕业后进岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学入大学,26岁当选为俄国科学院候补院士岁当选为俄国科学院候补院士,30岁岁时升为正式院士时升为正式院士,并被其他院士推选为圣彼得并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长堡大学第一任校长.学生中的学生中的“物理学家物理学家”楞次在中学时期就酷爱物理学，成绩突出。楞次在中学时期就酷爱物理学，成绩突出。1820年他以年他以优异成绩考入杰普特大学，学习自然科学。优异成绩考入杰普特大学，学习自然科学。1823年他还在三年他还在三年级读书，就因为

5、物理成绩优秀被校方选中，以物理学家的年级读书，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。身分参加了环球考察。1828年年2月月16日，楞次向彼得堡皇家科日，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。学院研究生。从相对运动看从相对运动看: :G GN NG GN NG GS SG GS S拓展拓展 感应电流的磁场总要感应电流的磁场总要阻碍相对运动阻碍相对运动. . “来拒去留来拒去留” 从能量观点看：楞次定律可以看成是能量从能量观点看：楞次定律可以看成是能量守恒定律在电磁感应现象中的反

6、映。守恒定律在电磁感应现象中的反映。如何判定如何判定 I 方向方向楞次定律思考与讨论思考与讨论 当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈的一端时，线圈中产生了感应电流，合线圈的一端时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定有其他形式的能在减少，或者说，有外力对有其他形式的能在减少，或者说，有外力对磁体磁体线圈这个系统做了功。线圈这个系统做了功。 你能不能用楞次定律做出判断，手持磁你能不能用楞次定律做出判断，手持磁铁时我们克服什么力做功？铁时我们克服什么力做功？ 重力和磁场力，人的能量转化成磁铁重力和磁

7、场力，人的能量转化成磁铁的机械能和线圈的电能的机械能和线圈的电能B0SMNIi原磁场方向原磁场方向闭开关闭开关原磁通变化原磁通变化感电流感电流感磁场感磁场偏方向偏方向 法拉第最初发现法拉第最初发现电磁感应现象的实验电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上如图所示。软铁环上饶有饶有M M、N N两个线圈，两个线圈，当当M M线圈电路中的开关线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈断开的瞬间，线圈N N中中的感应电流沿什么方的感应电流沿什么方向？向？二、楞次定律的应用二、楞次定律的应用感应电流感应电流的方向的方向明确研明确研究的对究的对象是哪象是哪一个闭一个闭合电路合电路感应电流的感应电流的磁场方向磁场方向该

8、电路磁通该电路磁通量如何变化量如何变化该电路磁场该电路磁场的方向如何的方向如何右手右手螺旋螺旋定则定则一原二感三螺旋。（七字经）一原二感三螺旋。（七字经）Ii如图所示，在长直载流导如图所示，在长直载流导线附近有一个矩形线圈线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平移时，导线的一侧左右平移时，其中产生了其中产生了AB C D A方向的电流。已方向的电流。已知距离载流直导线较近的知距离载流直导线较近的位置，磁场较强。请判断：位置，磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？线圈在向哪个方向移动？练习练习1通电直导线与矩形线圈

9、在同一平面内，当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线圈远离导线时，判断线圈中感应电流的方向vI分析分析：、原磁场的方向：、原磁场的方向： 向里向里、原磁通量变化情况：、原磁通量变化情况： 减小减小、感应电流的磁场方向：、感应电流的磁场方向： 向里向里、感应电流的方向：、感应电流的方向： 顺时针顺时针例例1、如图所示，条形磁铁水平放置，金属圆、如图所示，条形磁铁水平放置，金属圆环环面水平，从条形磁铁附近自由释放，分环环面水平，从条形磁铁附近自由释放，分析下落过程中圆环中的电流方向。析下落过程中圆环中的电流方向。逆时针逆时针逆时针逆时针NSB原原磁通量增大

10、磁通量增大阻碍磁通量增大阻碍磁通量增大产生反方向的磁场产生反方向的磁场感应电流的磁场感应电流的磁场从右侧看从右侧看B原原B感感I感感例例2、试判断线圈中感应电流的方向。、试判断线圈中感应电流的方向。例例3、如图所示，当条形磁铁做下列运动时，、如图所示，当条形磁铁做下列运动时，线圈中的感应电流方向应是（从左向右看）：线圈中的感应电流方向应是（从左向右看）：A磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的B磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的C磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的D磁铁向上平动时，电流方向是顺时针

11、的磁铁向上平动时，电流方向是顺时针的磁铁靠近线圈磁铁靠近线圈时磁通量增大时磁通量增大阻碍磁通量增大阻碍磁通量增大产生反方向的磁场产生反方向的磁场感应电流的磁场感应电流的磁场从左侧看从左侧看B原原I感感A磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的B磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的C磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的D磁铁向上平动时，电流方向是顺时针的磁铁向上平动时，电流方向是顺时针的思考与讨论思考与讨论2 2、适用范围、适用范围: :闭合电路闭合电路一部分导体切割磁感一部分导体切割磁感线线产生感应电流

12、产生感应电流. .1 1、内容、内容: :伸开右手伸开右手, ,使拇指使拇指与其余四指垂直与其余四指垂直, ,并且都与并且都与手掌在同一平面内；让手掌在同一平面内；让磁感磁感线线从从掌心掌心进入，进入，拇指拇指指向导指向导体体运动的方向运动的方向, , 四指四指所指的所指的方向就是方向就是感应电流的方向。感应电流的方向。三、右手定则三、右手定则课堂练习课堂练习 如图如图, ,当导体棒当导体棒abab向右运动时向右运动时, ,则则a a、b b两点两点的电势哪一点高的电势哪一点高? ?G Gab导体棒导体棒abab相当于电源相当于电源, ,在电源内部电流从负在电源内部电流从负极流向正极。即极流向

13、正极。即a a端为电源的正极，端为电源的正极，b b端为电源端为电源的负极。的负极。a a点电势高于点电势高于b b点。点。1 1、楞次定律适用于楞次定律适用于由磁通量变化引起感应电由磁通量变化引起感应电流的流的一切情况一切情况；右手定则右手定则只适用于只适用于导体切导体切割磁感线割磁感线。2 2、右手定则与楞次定律、右手定则与楞次定律本质一致，本质一致，“右手定右手定则则”是是“楞次定律楞次定律”的特例。的特例。3 3、在判断、在判断导体切割磁感线导体切割磁感线产生的感应电流时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与楞次定律是等效的, , 右手定则右手定则比楞次定律方便。比楞次定

14、律方便。四、右手定则与楞次定律的区别四、右手定则与楞次定律的区别1 1、如图、如图2 2所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的铁，磁铁的 N N 极朝下但未插入线圈内部。当磁铁向上极朝下但未插入线圈内部。当磁铁向上运动时（）运动时（） A A线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引铁与线圈相互吸引 B B线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥铁与线圈相互排斥 C C线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁线圈中感应电流的方向

15、与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引铁与线圈相互吸引 D D线圈中感应电流的方向与图中线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥C2 2、如图、如图3 3所示，两个闭合圆形线圈所示，两个闭合圆形线圈A A、B B的圆心的圆心重合，放在同一水平面内，线圈重合，放在同一水平面内，线圈B B中通以图中所中通以图中所示的交变电流，设示的交变电流，设t t0 0时电流沿逆时针方向时电流沿逆时针方向（图中箭头所示）。对于线圈（图中箭头所示）。对于线圈A A，在，在t t1 1t t2 2时间时间内，下列说法中正确的是（内，下列说法中正确的是（ ） A A有

16、顺时针方向的电流，且有扩张的趋势有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势 B B有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势 C C有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势 D D有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势D3 3、如图，金属环、如图，金属环A A用轻绳悬挂，与长直螺用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P P向左移动，则金属环向左移动，则金属环A A将向将向_（填（填“左左”或或“右右”）运动，并有）运动，并有 （填（填“收缩收缩”或或“扩张扩张”）趋

17、势。）趋势。左左收缩收缩4、如图所示，当磁铁、如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电运动时，流过电阻的电流由流由A A经经R R到到B B，则磁铁的，则磁铁的运动可能是运动可能是( )( )A A向下运动向下运动 B B向上运动向上运动C C向左平移向左平移 D D向右平移向右平移BCD 例题例题：如图，在水平光滑的两根金属导轨上放：如图，在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒置两根导体棒ABAB、CDCD，当条形磁铁插入与拔出，当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动？（不考虑导体棒间的磁场时导体棒如何运动？（不考虑导体棒间的磁场力）力）ABCD插入时：相向运动插入时：相向运动拔出时：相互远离拔

18、出时：相互远离“增缩减扩增缩减扩”若穿过闭合电路的磁感若穿过闭合电路的磁感线皆朝同一方向线皆朝同一方向, ,则磁通量增则磁通量增大时大时, ,面积有收缩趋势面积有收缩趋势, ,磁通磁通量减少时量减少时, ,面积有增大趋势面积有增大趋势 例、如图，导线例、如图，导线ABAB和和CDCD互相平行，试确定在闭合和断开开关互相平行，试确定在闭合和断开开关S S时导线时导线CDCD中感应电流的方向。中感应电流的方向。（教科书：（教科书：P13-2）闭合时：闭合时：DC断开时：断开时：CDAB楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用小结：小结：1、楞次定律是确定感应电流方向的一般规律。应用时：、楞次定律是确定感应电流方向的一般规律。应用时：（1）搞清两个磁场：原磁场及感应电流的磁场。）搞清两个磁场：原磁场及感应电流的磁场。（2）搞清因果关系：）搞清因果关系：（3）搞清阻碍关系（谁阻碍谁？）搞清阻碍关