第二章电磁感应1楞次定律课件（新人教版选择性必修第二册）

第二章　电磁感应\n1．楞次定律\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。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，认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式。4．会用楞次定律和右手定则，判断感应电流的方向。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流的方向。知识点1影响感应电流方向的因素\n图号磁场方向感应电流方向(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲______逆时针______感应电流的磁场______磁通量的增加乙______顺时针______2．分析归纳(1)线圈内磁通量增大时(图甲、乙)向下向上阻碍向上向下\n图号磁场方向感应电流方向(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲______逆时针______感应电流的磁场______磁通量的增加乙______顺时针______2．分析归纳(1)线圈内磁通量增大时(图甲、乙)向下向下阻碍向上向上\n3.实验结论当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向___(A．相同B．相反)；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_____(A．相同B．相反)。BA\n1．内容感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要______引起感应电流的______________。2．能量转化在上述实验中，把磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的______能转化成感应电流的____能。阻碍知识点2楞次定律磁通量的变化机械电\n1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指______，并且都与手掌在同一个________。让磁感线从______进入，并使拇指指向_________的方向，这时__________的方向就是感应电流的方向。2．适用情况适用于闭合电路部分导体____________产生感应电流的情况。垂直知识点3右手定则平面内手心四指所指切割磁感线导线运动\n思考辨析『判一判』(1)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。()(2)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。()(3)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()(4)楞次定律表明感应电流的效果总与引起感应电流的原因对抗。()(5)因动而生电，可以用右手定则来判定感应电流的方向。()××√√√\n『选一选』(2020·北京市朝阳区高二上学期期末)一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是()D\n解析：A．由图示可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A错误；同理，根据楞次定律可判选项B、C错误，D正确。\n『想一想』某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒。右图是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称。(1)试分析其工作原理；(2)灯泡中的电流方向是否变化。\n答案：(1)见解析(2)变化解析：(1)线圈来回滑动时，穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中产生感应电流，灯泡发光。(2)线圈由a滑至b过程中，磁场方向向左，穿过线圈的磁通量先减小后增加，根据楞次定律，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右同样可判断线圈由b滑至a过程中，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右。所以线圈中电流方向不断变化。\n课内互动探究\n探究在电磁感应现象中，大家是否注意到在不同的情况下感应电流的方向是不同的(如图所示)，感应电流的方向取决于哪些因素？究竟怎样判断感应电流的方向呢？提示：取决于闭合线圈内磁通量的变化情况；用楞次定律判断感应电流的方向。楞次定律的理解及应用情景导入\n1．因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因。要点提炼\n2．对楞次定律中“阻碍”的理解谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行\n3.“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量转化和守恒定律的反应，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。\n4．楞次定律的使用步骤\n(1)“阻碍”并不意味着“相反”。感应电流产生的磁场方向和原磁场方向可能相同，也可能相反，需要依据磁通量的变化情况判断。(2)如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化。特别提醒\n如图所示，在水平地面上有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流。现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是()典例1典例剖析玉\nA．先顺时针后逆时针B．先逆时针后顺时针C．先逆时针后顺时针，然后再逆时针D．先顺时针后逆时针，然后再顺时针答案：C思路引导：按以下思路分析解题：(1)安培定则判定通电导线周围磁场的分布情况。(2)线圈运动过程中磁通量的变化。(3)楞次定律判断感应电流的方向。\n解析：根据通电直导线周围磁感线的特点，检测线圈由远处移至直导线正上方时，穿过线圈的磁场有向下的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则，线圈中的电流方向先逆时针后顺时针，当检测线圈由直导线正上方移至远处时，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。所以C正确。\n1．(多选)(2020·湖北省随州一中高二上学期期中)如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变大C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大对点训练BD\n解析：当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量变大，所以B正确；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，A错误；线圈a应有收缩的趋势，C错误；将线圈a和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，所以D正确，故选BD。\n探究如图所示，导体棒与电流表连接，导体棒在磁场中做切割磁感线的运动。请思考：电流表指针是否发生偏转？指针的偏转方向与导体棒的运动方向有关吗？提示：导体棒做切割磁感线运动，电流表指针发生偏转。导体棒的运动方向不同，指针的偏转方向也不同。右手定则的理解及应用情景导入\n1．楞次定律与右手定则的比较要点提炼名称比较项目楞次定律右手定则研究对象整个闭合回路闭合电路中切割磁感线运动的部分导体适用范围适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动\n2.右手定则与左手定则的比较比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向已知条件已知切割运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向图例因果关系运动―→电流电流―→运动应用实例发电机电动机\n如图所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A、O分别与金属盘的边缘和转动轴接触。若使金属盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来，下列说法正确的是()A．电阻R中有Q→R→P方向的感应电流B．电阻R中有P→R→Q方向的感应电流C．穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R中无感应电流D．调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向，R中感应电流的方向也会发生改变典例2典例剖析B\n思路引导：将圆盘等效为从圆心到边缘的无数根辐向分布的导体，然后根据右手定则判断。解析：对圆盘来说，从圆心到边缘可以理解成为有无数根辐向分布的导体，每根导体都与负载电阻R构成闭合电路，每根导体都处在蹄形磁铁形成的磁场中，当圆盘按图示方向转动时，根据右手定则，可知产生由圆心到边缘的感应电流，即电阻R中有P→R→Q方向的感应电流，故A、C错B正确；当调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向，根据右手定则，可判定R中感应电流的方向不变，D错误。\n2．(2020·辽宁省辽河油田二中高二上学期期末)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a→b的是()对点训练A\n解析：ab棒顺时针转动，运用右手定则：导体ab上的感应电流方向为a→b。故A正确；ab向纸外运动，运用右手定则，知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B错误；穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→c，故C错误；ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D错误。\n核心素养提升\n“一定律三定则”的应用技巧应用现象与规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律\n如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B。将线圈B的两端与直导线CD相连，将CD平放在阴极射线管正下方和静止的小磁针的正上方，与小磁针和射线管平行。试判断合上开关的瞬间，阴极射线和小磁针N极的偏转情况？线圈A中电流稳定后，阴极射线和小磁针又怎样偏转？案例\n解析：在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场。由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的。由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D。再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里，上方是垂直纸面向外，因此，阴极射线向下偏转，小磁针N极应该向纸内偏转。线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，阴极射线不偏转，小磁针又回到原来位置。\n答案：在开关合上的瞬间，阴极射线向下偏转，小磁针的N极向纸内偏转；当线圈A内的电流稳定以后，阴极射线不偏转，小磁针又回到原来的位置。\n课堂达标检测\n1．(2021·北京四中顺义分校高二下学期期中)图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度B，闭合电路中一部分直导线的运动速度v和电路中产生的感应电流I的相互关系，其中正确的是()解析：根据右手定则：伸开右手，让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动的方向，此时四指指向感应电流的方向。由此可判断选项A正确，B、D错误，C中导线没有切割磁感线，无感应电流。A\n2.(多选)(2020·河北省新乐市一中高二上学期测试)如图所示，在一固定的条形磁铁上方有一铁圈，让铁圈由静止自由落下，若下落过程中铁圈始终水平，不计空气阻力，关于铁圈下落过程下列说法正确的是()A．铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度B．铁圈的加速度始终大于重力加速度C．整个下落过程中，铁圈中的电流方向始终不变D．若把铁圈换成塑料圈，下落相同高度所需的时间变短AD\n解析：由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在铁圈靠近磁铁的过程中为阻碍铁圈的靠近，线圈对磁铁的作用力竖直向上，在线圈穿过磁铁远离的过程中，为阻碍铁圈的远离，磁铁对线圈的作用力竖直向上，则在整个过程中，磁铁对线圈的作用力始终竖直向上，加速度小于或等于g，当铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度，故A正确，B错误；由图示可知，在铁圈下落过程中，穿过铁圈的磁场方向向上，在铁圈靠近磁铁时，穿过铁圈的磁通量变大，在铁圈远离磁铁时穿过铁圈的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，铁圈中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C错误；若把铁圈换成塑料圈，塑料圈中没有电流，那么不会受到磁铁的阻碍，下落相同高度所需的时间会变短。故D正确。\n3．(多选)(2020·山东省潍坊一中高二上学期质检)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动AD\n解析：根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动。A正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北。BC错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动。D正确。\n4．(2021·天津市静海区高二调研)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向D\n解析：金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知ABC项错误，D项正确。