資源簡介

1　楞次定律
學習任務一　探究影響感應電流方向的因素
[科學探究] 某同學利用如圖所示實驗裝置探究影響感應電流方向的因素時,記錄了不同情況下條形磁鐵的N極、S極的運動方向以及感應電流的方向,實驗現象記錄如圖所示.
(1)根據記錄的實驗現象,填寫下表.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁場的方向
原磁場的磁通量的變化
感應電流方向 (在線圈上方俯視)
感應磁場的方向
原磁場與感應磁場方向的關系
(2)分析表中內容,回答下列問題:
①感應電流的方向與原磁場的方向有直接關系嗎


②感應電流的磁場方向與原磁場方向什么時候相同 什么時候相反 感應電流的磁場對原磁通量的變化有何影響


③當磁鐵靠近或遠離閉合線圈時,兩者之間有無相互作用力 若有相互作用力,兩者之間的相互作用力有什么規律


例1 在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中,先按如圖甲所示連線,不通電時,靈敏電流計指針停在正中央,閉合開關S時,觀察到靈敏電流計指針向左偏.然后按如圖乙所示將靈敏電流計與線圈B連成一個閉合回路,將線圈A、電源、滑動變阻器和開關S串聯成另一個閉合電路.
(1)圖甲中,電路中串聯定值電阻R的主要作用是　　　　(填選項前的字母).
A.減小電源兩端的電壓,保護電源
B.增大電源兩端的電壓,保護開關
C.減小電路中的電流,保護靈敏電流計
D.減小電路中的電流,保護開關
(2)圖乙中,開關S閉合后,在線圈A插入線圈B的過程中,靈敏電流計的指針將　　　　(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉.
(3)圖乙中,開關S閉合后,線圈A放在線圈B中不動,在向左滑動變阻器的滑片P的過程中,靈敏電流計的指針將　　　　(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉.
(4)圖乙中,開關S閉合后,線圈A放在線圈B中不動,在突然斷開開關S時,靈敏電流計的指針將　　　　(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉.
[反思感悟]

【要點總結】
根據探究實驗可以得出如下結論:
(1)當線圈中的磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,阻礙原磁通量的增加;當線圈中的磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,阻礙原磁通量的減小.
(2)當條形磁鐵靠近線圈時,兩者相斥;當條形磁鐵遠離線圈時,兩者相吸.
學習任務二　楞次定律的理解和應用
[物理觀念] 楞次定律的內容:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要　　　　引起感應電流的　　　　的變化.
問題討論:
(1)楞次定律的表述中,提到了哪兩個磁場

(2)①誰在阻礙 ②阻礙什么 ③如何阻礙 ④阻礙是否等于阻止

例2 如圖所示為電磁剎車實驗裝置,小車底面安裝有矩形導線框abcd,線框底面平行于地面,在小車行進方向有與abcd等寬、等長的有界勻強磁場,磁場方向垂直于地面向上.小車進入磁場前撤去牽引力,小車穿過磁場后滑行一段距離停止,則小車 (　)
A.進入磁場時,線框中感應電流的方向為adcba
B.離開磁場時,線框中感應電流的方向為abcda
C.穿過磁場的過程中,中間有一段時間線框中沒有感應電流
D.穿過磁場的過程中,線框受到的安培力方向始終水平向左
[反思感悟]

變式1 (多選)如圖所示,足夠長的通電導線旁邊有在同一平面內的矩形線圈abcd,則 (　)
A.當線圈向右平動時,其中感應電流方向是a→b→c→d→a
B.當線圈向下平動時,無感應電流產生
C.當線圈以ad邊為軸轉動時(轉動角度小于90°),其中感應電流方向是a→b→c→d→a
D.當線圈向左平動時,其中感應電流方向是a→b→c→d→a
[反思感悟]
【要點總結】
應用楞次定律判定感應電流方向的四部曲.
學習任務三　右手定則
[科學論證] 如圖所示,當閉合回路中的部分導體切割磁感線時,會引起磁通量的變化,從而使回路中產生感應電流.
(1)請用楞次定律判斷感應電流的方向.

(2)用楞次定律判斷感應電流方向的過程很復雜,能否找到一種很簡單的方法來判斷閉合回路中部分導體切割磁感線產生的感應電流的方向呢 (提示:仔細研究電流I的方向、原磁場的磁感應強度B的方向和導體運動的速度v的方向三者之間的關系)


例3 如圖所示是閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景,導體ab上的感應電流方向為a→b的是 (　)
[反思感悟]

變式2 (多選)如圖所示是閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情景,能正確表示磁感應強度B的方向、導體運動速度方向與產生的感應電流方向之間關系的是(　)
A
B
C
D
[反思感悟]

【要點總結】
楞次定律與右手定則的區別及聯系
規律 楞次定律 右手定則
區別 研究 對象 整個閉合回路 閉合回路的一部分,即做切割磁感線運動的導體
適用 范圍 各種電磁感應現象 只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況
應用 用于磁感應強度B隨時間變化而產生的電磁感應現象較方便 用于導體切割磁感線產生的電磁感應現象較方便
聯系 右手定則是楞次定律的特例
1.(楞次定律)根據楞次定律,下列說法中正確的是(　)
A.感應電流的磁場方向總是與原磁場方向相反
B.感應電流的磁場方向總是與原磁場方向相同
C.穿過閉合導體回路的磁通量增大時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反
D.穿過閉合導體回路的磁通量增大時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同
2.(楞次定律的應用)[2020·江蘇卷] 如圖所示,兩勻強磁場的磁感應強度B1和B2大小相等、方向相反,金屬圓環的直徑與兩磁場的邊界重合.下列變化會在環中產生順時針方向感應電流的是 (　)
A.同時增大B1、減小B2
B.同時減小B1、增大B2
C.同時以相同的變化率增大B1和B2
D.同時以相同的變化率減小B1和B2
3.(楞次定律的應用)如圖所示,兩條互相平行的導線M、N中通有大小相等、方向相同的電流,導線框abcd和兩條導線在同一平面內,線框沿著與兩導線垂直的方向自右向左在兩導線間勻速移動,則在移動過程中,線框中的感應電流的方向為(　)
A.先順時針后逆時針
B.先逆時針后順時針
C.一直是逆時針
D.一直是順時針
4.(右手定則)如圖所示,CDEF是一個矩形金屬框,當導體棒AB向右移動時,回路中會產生感應電流,則下列說法中正確的是 (　)
A.導體棒中的電流方向為B→A
B.電流表A1中的電流方向為F→E
C.電流表A1中的電流方向為E→F
D.電流表A2中的電流方向為D→C
1　楞次定律
[科學探究] (1)如下表所示.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁場的方向 向下 向下 向上 向上
原磁場的磁通量的變化 增加 減少 增加 減少
感應電流方向 (在線圈上方俯視) 逆時針 順時針 順時針 逆時針
感應磁場的方向 向上 向下 向下 向上
原磁場與感應磁場方向的關系 相反 相同 相反 相同
(2)①感應電流的方向與原磁場的方向無直接關系.
②當原磁場的磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反;當原磁場的磁通量減少時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同;感應電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量的增加或減少(感應電流的磁場阻礙原磁通量的變化).
③有力的作用;當磁鐵靠近閉合線圈時,兩者之間產生斥力,當遠離時,兩者之間產生引力.
例1　(1)C　(2)向左　(3)向左　(4)向右
[解析] (1)圖甲中,電路中串聯定值電阻的主要作用是減小電路中的電流,保護靈敏電流計,故C正確.
(2)由題知,當電流從靈敏電流計正接線柱流入時,指針向左偏轉.圖乙中,開關S閉合后,將線圈A插入線圈B的過程中,穿過線圈B的磁場方向向下,磁通量變大,由楞次定律可知,感應電流從靈敏電流計正接線柱流入,則靈敏電流計的指針將向左偏轉.
(3)線圈A放在線圈B中不動,穿過線圈B的磁場方向向下,將滑動變阻器的滑片P向左滑動時,穿過線圈B的磁通量增大,由楞次定律可知,感應電流從靈敏電流計正接線柱流入,則靈敏電流計的指針將向左偏轉.
(4)線圈A放在線圈B中不動,穿過線圈B的磁場方向向下,突然斷開開關S時,穿過線圈B的磁通量減小,由楞次定律可知,感應電流從靈敏電流計負接線柱流入,則靈敏電流計的指針將向右偏轉.
[物理觀念] 阻礙　磁通量
(1)引起感應電流的原磁場和感應電流的磁場.
(2)①誰阻礙——感應電流產生的磁場.②阻礙誰——阻礙引起感應電流的磁通量的變化.③如何阻礙——當原磁通量增大時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反;當原磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同.④阻礙效果——阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化,結果增大的還是增大,減小的還是減小.
例2　D　[解析] 根據楞次定律可知,進入磁場時,線框中感應電流的方向為abcda,離開磁場時,線框中感應電流的方向為adcba,選項A、B錯誤;因線框與磁場等寬、等長,故穿過磁場的過程中,線框中始終有感應電流,選項C錯誤;根據左手定則可知,穿過磁場的過程中,線框受到的安培力方向始終水平向左,選項D正確.
變式1　BD　[解析] 由右手螺旋定則可判斷出導線在線圈處產生的磁場方向垂直于紙面向里,當線圈向右平動時,穿過線圈的磁通量減小,感應電流的磁場與原磁場方向相同,感應電流的方向為a→d→c→b→a,故A錯誤;當線圈向下平動時,穿過線圈的磁通量不變,無感應電流產生,故B正確;當線圈以ad邊為軸轉動時,穿過線圈的磁通量減小,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,感應電流的方向是a→d→c→b→a,故C錯誤;當線圈向左平動時,穿過線圈的磁通量增大,感應電流的磁場與原磁場的方向相反,感應電流的方向是a→b→c→d→a,故D正確.
[科學論證] (1)回路abcd中原磁場方向垂直于紙面向里,當ab向右運動時,穿過回路的磁通量增大,感應電流的磁場與原磁場方向相反,所以感應電流的方向為a→d→c→b→a.
(2)可以用右手定則來判斷.
例3　A　[解析] 由右手定則可判斷出,A圖中電流方向為a→b,B圖中電流方向為b→a,C圖中電流方向為b→a,D圖中電流方向為b→a,故A正確.
變式2　BC　[解析] A圖中導體不切割磁感線,導體中無電流;由右手定則可以判斷B、C正確;D圖中感應電流方向應垂直于紙面向外.
隨堂鞏固
1.C　[解析] 感應電流的磁場阻礙的是引起感應電流的磁通量的變化,當穿過閉合導體回路的磁通量增大時,感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反;當穿過閉合導體回路的磁通量減小時,感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相同,故選項C正確.
2.B　[解析] 根據楞次定律可以判斷,當增大B1和減小B2時,圓環中的磁通量向里增大,則圓環產生逆時針方向的感應電流,故選項A錯誤;當減小B1和增大B2時,圓環中的磁通量向外增大,則圓環產生順時針方向的感應電流,故選項B正確;同時以相同的變化率增大或減小B1和B2時,圓環內的磁通量始終為零,不產生感應電流,故選項C、D錯誤.
3.C　[解析] M、N之間的磁場是兩導線產生的磁場的疊加,以M、N兩導線之間的中心線OO'為界,如圖所示,在OO'右邊合磁場的方向垂直于紙面向外,在OO'左邊合磁場的方向垂直于紙面向里.線框從右向左移動到關于OO'對稱的位置以前,垂直于紙面向外穿過線框的磁通量減小;移動到關于OO'對稱的位置時磁通量為零;越過關于OO'對稱的位置向左移動時,垂直于紙面向里穿過線框的磁通量增大.由楞次定律可以判斷,感應電流的方向始終為逆時針.
4.B　[解析] 根據右手定則可得導體棒中的電流方向為A→B,所以電流表A1中的電流方向為F→E,電流表A2中的電流方向為C→D,選項B正確,A、C、D錯誤.

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