2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第2章电磁感应2.1楞次定律(2)课件

楞次定律\n1．探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系).(2)实验现象：如图4－3－1所示,在四种情况下,将实验结果填入下表：图4－3－1\n①线圈内磁通量增加时的情况：图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲逆时针(俯视)乙顺时针(俯视)向下向上向上向下\n②线圈内磁通量减少时的情况：图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙顺时针(俯视)丁逆时针(俯视)向下向下向上向上\n(3)实验结论：表述一：当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向；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.表述二：当磁铁靠近线圈时,两者；当磁铁远离线圈时,两者.2．楞次定律感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的.相反相同相斥相吸磁通量的变化\n1．对楞次定律的理解(1)因果关系：闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现.\n(2)对“阻碍”的理解：\n(3)“阻碍”的表现形式：①就磁通量而言,感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(增反减同).②由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的效果阻碍相对运动(来拒去留).③电磁感应致使回路面积有变化趋势时,则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化(增缩减扩).\n2．应用楞次定律判断感应电流方向的思路(1)明确研究对象是哪一个闭合电路.(2)明确原磁场的方向.(3)判断原磁场的磁通量是增加还是减少.(4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向.(5)由安培定则判断感应电流的方向.\n1.如图4－3－2所示,两个相同的铝环穿在一根光滑杆上,将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两环的运动情况是()A．同时向左运动,间距增大B．同时向左运动,间距不变C．同时向左运动,间距变小D．同时向右运动,间距增大图4－3－2\n解析：将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两个环中均产生感应电流.根据楞次定律,感应电流将阻碍与磁体间的相对运动,所以两环均向左运动.靠近磁体的环所受的安培力大于另一个,又可判断两环在靠近.选项C正确.答案：C\n1．内容伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从进入,并使拇指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.2．适用范围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.掌心四指\n在研究电磁感应现象时,经常用到右手螺旋定则、左手定则、右手定则及楞次定律等规律.要想灵活运用“三定则一定律”,就必须明确这些规律的区别与联系.\n1．“三定则一规律”应用于不同的现象基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场右手螺旋定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应导线切割磁感线右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律\n2．左手定则与右手定则的区别比较项目右手定则左手定则作用判断磁场B、速度v、感应电流I三者的方向关系判断磁场B、电流I、磁场力F三者的方向关系已知条件运动方向、磁场方向、感应电流方向任知其中二个电流方向、磁场方向、磁场力方向任知二个\n比较项目右手定则左手定则图例因果关系因动而电因电而动应用实例发电机电动机\n3．楞次定律与右手定则的关系楞次定律右手定则研究对象整个闭合导体回路闭合导体回路的一部分适用范围磁通量变化引起感应电流的各种变化情况一段导线在磁场中做切割磁感线运动关系右手定则是楞次定律的特殊情况\n2．如图4－3－3所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右),则()图4－3－3\nA．导线框进入磁场时,感应电流方向为abcdaB．导线框离开磁场时,感应电流方向为adcbaC．导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右D．导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左解析：线框进入磁场时cd边切割磁感线产生感应电流,方向为adcba,根据左手定则可知安培力的方向向左,同理可判断离开磁场时的情况.答案：D\n[例1]如图4－3－4所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中()A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D．感应电流方向一直是顺时针图4－3－4\n[思路点拨]解答本题时应注意以下几点：(1)在虚线两侧磁场方向不同,且沿水平方向非均匀分布；(2)圆环摆动过程中要注意磁通量的变化特点.[解析]在竖直虚线左侧,圆环向右摆时磁通量增加,由楞次定律可判断,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时,环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大,因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时,环中磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场同向,可知感应电流为逆时针方向,因此只有A项正确.[答案]A\n[借题发挥]运用楞次定律判定感应电流方向的步骤(1)首先弄清原磁场的方向及闭合电路中磁通量的变化情况.(2)根据“阻碍”原则,判断出感应磁场的方向.(3)由感应磁场的方向,利用安培定则判断出感应电流的方向.\n1.如图4－3－5所示,通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd,当通电导线L运动时,以下说法正确的是()A．当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcdaB．当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcbaC．当导线L向右平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcdaD．当导线L向右平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcba图4－3－5\n解析：当导线L向左平移时,闭合导体框abcd中磁场减弱,磁通量减少,abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少,由于导线L在abcd中磁场方向垂直纸面向里,所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里,由安培定则可知感应电流的方向为abcda,选项A正确；当导线L向右平移时,闭合电路abcd中磁场增强,磁通量增加,abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加,可知感应电流的磁场为垂直纸面向外,再由安培定则可知感应电流的方向为abcda,选项D正确.答案：AD\n[例2]如图4－3－6所示,光滑固定的导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离C．磁铁的加速度仍为重力加速度gD．磁铁的加速度小于重力加速度g图4－3－6\n[思路点拨]有两种方法可以解答本题：(1)直接应用楞次定律,根据楞次定律中的“阻碍”直接判断出闭合回路面积的变化趋势和导体棒的运动趋势(2)首先判断出感应电流的方向,再利用左手定则判断安培力的方向.[解析]条形磁铁从高处下落接近回路时,穿过闭合回路中的磁通量将增加,根据楞次定律,感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加,具体表现应为：使回路面积减小,延缓磁通量的增加；对磁铁产生向上的磁场力,延缓磁铁的下落.故选项A、D正确.[答案]AD\n[借题发挥]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,也可能是通过改变线圈面积来阻碍原磁通量的变化,即：若原磁通量增加,则通过减小面积起到阻碍的作用；若原磁通量减小,则通过增大面积起到阻碍的作用.这种方法用来判断“动”的问题非常有效.\n2．物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图1－3－8所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是()图4－3－7\nA．线圈接在了直流电源上B．电源电压过高C．所选线圈的匝数过多D．所用套环的材料与老师的不同解析：无论实验用的是交流电还是直流电,闭合开关S瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体,套环中就能产生感应电流,套环就会跳起.如果套环是塑料材料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起.所以答案是D.答案：D\n[例3]如图4－3－8所示,导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通,当导体棒AB向左移动时()图4－3－8\nA．AB中感应电流的方向为A到BB．AB中感应电流的方向为B到AC．CD向左移动D．CD向右移动\n[解析]由右手定则可判断AB中感应电流A→B,CD中电流C→D,由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而向右运动.[答案]AD[借题发挥]对于导体切割磁感线产生电磁感应的现象,应用右手定则判比断比较方便；对于磁感应强度B随时间变化所产生的电磁感应现象,应用楞次定律判断比较方便.\n3.如图4－3－9所示,平行导体滑轨MM′、NN′水平放置,固定在竖直向下的匀强磁场中.滑线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滑线CD受到的磁场力方向分别为()A．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；受力方向向左图4－3－9\n解析：AB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C对,A、B、D都错.答案：C