資源簡介

(共44張PPT)
2.1 楞次定律
人教版（2019）物理（選擇性必修第二冊）
第二章 電磁感應(yīng)
目錄
素養(yǎng)目標(biāo)
01
課程導(dǎo)入
02
新課講解
03
總結(jié)歸納
04
課堂練習(xí)
05
正確教育
素養(yǎng)目標(biāo)
1.探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律
2.探究分析得出解釋楞次定律，會用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向
3.知道右手定則并能用右手定則判斷導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向
現(xiàn)象：兩根完全相同的鋁管；兩個(gè)質(zhì)量相同的物塊（一個(gè)有磁性，一個(gè)沒有磁性）
想一想：為什么磁鐵比非磁鐵掉落的要慢？
（1）電路閉合
（2）穿過回路的磁通量發(fā)生變化
感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是什么？
溫故知新
新課講解
線圈與電流表相連，把磁體的某一個(gè)磁極向線圈中插入、從線圈中抽出時(shí)，電 流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下偏 轉(zhuǎn)的方向不同，這說明感應(yīng)電流的方向并不相同。感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)？
穿過閉合回路的磁通量變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，所以感應(yīng)電流的方向可能與磁通量的變化有關(guān)。
感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化（增加或減少）有什么關(guān)系呢？
試觸的方法確定電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系
左進(jìn)左偏
右進(jìn)右偏
根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向可確定電流方向
探究影響感應(yīng)電流方向的因素
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>探究感應(yīng)電流的方向與原磁場的方向、磁通量的變化的關(guān)系
2.實(shí)驗(yàn)器材
電磁鐵、線圈、電流表、電線
3.實(shí)驗(yàn)步驟
（1）把條形磁鐵的N極分別插入線圈和從線圈中拔出，記下電流表的偏轉(zhuǎn)方向。
（2）將磁鐵翻轉(zhuǎn)，然后把S極分別插入線圈和從線圈中拔出，記下電流表的偏轉(zhuǎn)方向。
（3）根據(jù)電流表的偏轉(zhuǎn)方向推出感應(yīng)電流的方向，根據(jù)右手螺旋定則就能判定感應(yīng)電流的磁場方向。
N極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
點(diǎn)擊播放視頻
S極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
點(diǎn)擊播放視頻
N極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
右偏俯視逆時(shí)針
左偏俯視順時(shí)針
返回
S極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
左偏俯視順時(shí)針
右偏俯視逆時(shí)針
返回
N極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
S極插入、拔出時(shí)螺線管中感應(yīng)電流方向
左偏俯視順時(shí)針
右偏俯視逆時(shí)針
右偏俯視逆時(shí)針
左偏俯視順時(shí)針
表一 線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 原磁場方向B0 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向
左圖
右圖
實(shí)驗(yàn)分析
——Φ增加
B0
向下
逆時(shí)針（俯視）
B
向上
向上
順時(shí)針（俯視）
B
向下
B與B0反向
B0
表二 線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 原磁場方向B0 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向
左圖
右圖
實(shí)驗(yàn)分析
——Φ減少
B0
向下
順時(shí)針（俯視）
B
向下
向上
逆時(shí)針（俯視）
B
向上
B與B0同向
B0
v
表三 閉合線框內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 原磁場方向B0 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向
左圖
右圖
v
垂直紙面向里
逆時(shí)針
垂直紙面向外
垂直紙面向外
順時(shí)針
垂直紙面向里
實(shí)驗(yàn)分析
——Φ增加
B與B0反向
增量分析
v
表四 閉合線框內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 原磁場方向B0 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向
左圖
右圖
垂直紙面向里
順時(shí)針
垂直紙面向里
v
垂直紙面向外
逆時(shí)針
垂直紙面向外
B與B0同向
實(shí)驗(yàn)分析
——Φ減少
增量分析
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
（1）當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反。
即：感應(yīng)電流阻礙了磁通量的增加。
（2）當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。
即：感應(yīng)電流阻礙了磁通量的減少。
可用四字歸納：增反減同
1.內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，這就是楞次定律。
2.對楞次定律的理解
(1)從磁通量變化來看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化；
（增“反” 減“同” ）。
(2)阻礙不是相反也不是阻止，只能減緩原磁場的磁通量的變化，并不能阻止磁通量的變化。
楞次定律
3.楞次定律與能量守恒
楞次定律可以看成是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映。
感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然結(jié)果。
例如：把磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時(shí)，推力或拉力都必須做機(jī)械功，做功過程中消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流的電能。
G
G
1）明確所研究的閉合回路，判斷原磁場方向
2）判斷閉合回路內(nèi)原磁場的磁通量的變化
3）由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向
4）由安培定則和感應(yīng)電流的磁場方向，
判斷出感應(yīng)電流的方向
B0方向
Φ的變化
B方向
I感方向
Φ增加，B與B0反向→I感
Φ減少，B與B0同向→I感
運(yùn)用楞次定律的解題步驟
磁鐵靠近超導(dǎo)環(huán)，超導(dǎo)環(huán)中感應(yīng)電流方向如何？
研究對象：
原磁場方向：
磁通量變化：
感應(yīng)電流的磁場方向：
超導(dǎo)環(huán)
向下
Φ增加
向上
感應(yīng)電流的方向：
逆時(shí)針
楞次定律——阻礙磁通量的變化
楞次定律——阻礙相對運(yùn)動
1）用磁鐵的任意一極去接近左環(huán)，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？
左邊的鋁環(huán)是閉合的，右邊的鋁環(huán)是非閉合的，
橫梁可以繞中間的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動
任一磁極靠近左環(huán)，左環(huán)中磁通量增加，為了阻礙磁通量的增加，左環(huán)要反抗磁鐵的靠近，所以左環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵.
把磁鐵從A環(huán)移開，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？
任一磁極遠(yuǎn)離左環(huán)，左環(huán)中磁通量減少，為了阻礙磁通量的減少，左環(huán)要反抗磁鐵的遠(yuǎn)離，所以左環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵.
2）用磁鐵的任意一極去接近或離開右環(huán)，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？
任一磁極去接近或離開右環(huán)，由于右環(huán)非閉合，沒有感應(yīng)電流，所以右環(huán)不動。
來阻去留
判斷相對運(yùn)動時(shí)：
研究對象：
N線圈中原磁場方向：
N線圈中磁通量變化：
N線圈中感應(yīng)電流的磁場方向：
N線圈中感應(yīng)電流的方向：
例1 如圖所示，開關(guān)S斷開瞬間，線圈N中感應(yīng)電流沿什么方向？
S
M
N
B0
Ii
↑
向下
N線圈與電流表組成的閉合回路
減少
向下
順時(shí)針
經(jīng)典例題
原磁場方向：
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
例2 線圈在導(dǎo)線的一側(cè)左右平移時(shí)，產(chǎn)生了A→B→C→D→A方向的電流已知距離載流直導(dǎo)線較近的位置，磁場較強(qiáng)。
請判斷：線圈在向哪個(gè)方向移動？
●
D
A
B
C
感應(yīng)電流磁場方向：
●
×
B與B0方向相反，說明磁通量Φ變大
線圈向左移動
解析：
E
F
v
B
A
由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向
↑
伸開右手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。
右手定則
在右圖中，假定導(dǎo)體棒CD 向右運(yùn)動。
1. 我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路？
2. 當(dāng)導(dǎo)體棒CD 向右運(yùn)動時(shí)，穿過這個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁通量是增大還是減小？
3. 感應(yīng)電流的磁場應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的？
4. 導(dǎo)體棒CD 中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的？
回路CDEF
增大
逆時(shí)針
C→D
思考與討論
1.在判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流時(shí)右手定則與楞次定律是等效的，右手定則比楞次定律方便。
2.楞次定律適用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的一切情況；右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線，“右手定則”是“楞次定律”的特例。
特別提醒！
1.常見的芯片卡內(nèi)有線圈，如圖所示，圖中下半部分表示芯片卡內(nèi)的線圈，上半部分表示讀卡機(jī)內(nèi)的線圈。讀卡機(jī)線圈中的電流會產(chǎn)生磁場，當(dāng)芯片卡接近讀卡機(jī)時(shí)，這個(gè)磁場會在芯片卡中產(chǎn)生感應(yīng)電流，驅(qū)動芯片發(fā)出信息。現(xiàn)兩線圈均靜止，從上往下看，為使芯片線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，則讀卡機(jī)線圈中的電流（從上往下看）應(yīng)為( )
A.沿逆時(shí)針方向且逐漸增大
B.沿順時(shí)針方向且逐漸減小
C.沿順時(shí)針方向且逐漸增大
D.沿逆時(shí)針方向且保持不變
經(jīng)典例題
C
答案：C
解析：若芯片線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，根據(jù)右手螺旋定則，可知芯片中電流產(chǎn)生的磁場方向向上，根據(jù)楞次定律可知，讀卡機(jī)中電流產(chǎn)生的磁場向上且逐漸減小或者向下且逐漸增大，再根據(jù)右手螺旋定則，可判斷出讀卡機(jī)中的電流為逆時(shí)針且逐漸減小，或者順時(shí)針逐漸增大。
2.小明同學(xué)利用如圖裝置研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)（電流表的偏轉(zhuǎn)滿足左進(jìn)左偏，右進(jìn)右偏），該同學(xué)可能進(jìn)行的操作是( )
A.斷開開關(guān)瞬間
B.開關(guān)閉合時(shí)在線圈A中插入鐵芯
C.開關(guān)斷開時(shí)將滑動變阻器的滑片向左滑動
D.開關(guān)閉合時(shí)將滑動變阻器的滑片向右滑動
B
答案：B
解析：A.斷開開關(guān)瞬間向下穿過B線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，B產(chǎn)生的感應(yīng)電流從左側(cè)進(jìn)入電流表，則電流表應(yīng)左偏，故A錯(cuò)誤；B.開關(guān)閉合時(shí)在線圈A中插入鐵芯，則導(dǎo)致向下穿過B線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，B產(chǎn)生的感應(yīng)電流從右側(cè)進(jìn)入電流表，則電流表應(yīng)右偏，故B正確；C.開關(guān)斷開時(shí)，線圈A無電流，滑動變阻器的滑片滑動不影響B(tài)，故C錯(cuò)誤；D.開關(guān)閉合時(shí)將滑動變阻器的滑片向右滑動，導(dǎo)致A的電流減小，向下穿過B線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，B產(chǎn)生的感應(yīng)電流從左側(cè)進(jìn)入電流表，則電流表應(yīng)左偏，故D錯(cuò)誤。故選B。
楞次定律
探究影響感應(yīng)電流方向的因素
右手定則：適用于閉合電路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。
磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反。
磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。
楞次定律
感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化
用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向的基本思路
1.研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強(qiáng)磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現(xiàn)對A進(jìn)行加熱，下列說法正確的是( )
A.B線圈的磁通量將減小
B.B線圈一定有收縮的趨勢
C.B線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻止了B線圈內(nèi)磁通量的增加
D.若從左向右看B中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，則A左端是強(qiáng)磁性合金的N極
D
答案：D
解析：AB.現(xiàn)對A進(jìn)行加熱，其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，A內(nèi)部磁場與外部磁場方向相反，B線圈的總磁通量與A內(nèi)部磁場方向相同，磁通量變大，由楞次定律可知，B線圈一定有擴(kuò)張的趨勢，故AB錯(cuò)誤；C.根據(jù)楞次定律可知，B線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙了B線圈內(nèi)磁通量的增加，而非阻止，故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)右手螺旋定則和楞次定律可知，若從左向右看B中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，感應(yīng)電流磁場向右，則中原磁場方向向左，A內(nèi)部磁場大于外部磁場，因此磁場方向要看內(nèi)部，即A左端是強(qiáng)磁性合金的N極，故D正確。故選D。
2.如圖所示，長度為1m的空心鋁管豎直放置。某同學(xué)把一塊圓柱形強(qiáng)磁體從管的上端管口靜止釋放，磁體在管中運(yùn)動的時(shí)間為3s。磁體的直徑略小于鋁管的內(nèi)徑，不計(jì)磁體與管壁的摩擦及空氣阻力。則磁體( )
A.在管內(nèi)下落的過程中，管中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流
B.在管內(nèi)下落的過程中，所受合外力的沖量可能為0
C.在管中加速向下運(yùn)動時(shí)，鋁管對桌面的壓力將逐漸增大
D.在管內(nèi)下落的過程中，其重力勢能的減少量小于動能的增加量
C
答案：C
解析：A.在管內(nèi)下落的過程中，管中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；B.磁體由靜止釋放，故磁體的初動量為零，磁體在下落過程中由楞次定律可知，磁體下落的過程中存在阻礙它運(yùn)動的力，但不會使磁體減速為零，故末動量不為零，由動量定理可知，合外力的沖量不為零，故B錯(cuò)誤；C.磁體加速向下運(yùn)動時(shí)，受到的磁場力方向向上，且逐漸增大，根據(jù)牛頓第三定律，鋁管受到的磁場力方向向下，且逐漸增大，因此鋁管對桌面的壓力將逐漸增大，故C正確；D.磁體在下落過程中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動能，所以重力勢能的減少量大于動能的增加量，故D錯(cuò)誤。故選C。
3.如圖為某品牌手機(jī)無線充電的原理示意圖。若某段時(shí)間內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場B在逐漸增強(qiáng)，則( )
A.此時(shí)送電線圈中的電流由端口1流入
B.此時(shí)受電線圈的端口3為正極
C.此時(shí)受電線圈的面積有擴(kuò)大的趨勢
D.受電線圈中電流產(chǎn)生的磁場方向與圖示磁場方向相同
A
答案：A
解析：A.某段時(shí)間內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場B在逐漸增強(qiáng)，根據(jù)安培定則可知，此時(shí)送電線圈中的電流由端口1流入，故A正確；B.由楞次定律可知，此時(shí)受電線圈的端口4為正極，故B錯(cuò)誤；C.磁場B在逐漸增強(qiáng)，所以受電線圈的面積有收縮的趨勢，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)楞次定律，受電線圈中電流產(chǎn)生的磁場方向與圖示磁場方向相反，故D錯(cuò)誤。故選A。
4.如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是( )
A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時(shí)針方向（俯視）的感應(yīng)電流
B.穿過線圈a的磁通量減小
C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢
D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大
D
答案：D
解析：B.當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí)，螺線管中的電流將增大，使穿過線圈a的磁通量變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；ACD.由楞次定律可知，線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向（俯視）的感應(yīng)電流，并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故選項(xiàng)D正確，AC錯(cuò)誤。故選D。
5.在勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線圈M相接，如圖所示.導(dǎo)軌上放一根導(dǎo)線ab，磁感線垂直于導(dǎo)軌所在平面.當(dāng)導(dǎo)線ab加速向右運(yùn)動時(shí)，M所包圍的小閉合線圈N產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向，及所具有的形變趨勢是：( )
A.N有順時(shí)針方向的電流，且有收縮的趨勢
B.N有順時(shí)針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢
C.N有逆時(shí)針方向的電流，且有收縮的趨勢
D.N有逆時(shí)針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢
C
答案：C
解析：ab向右運(yùn)動時(shí)，由右手定則可知，感應(yīng)電流由a流向b，ab加速運(yùn)動，感應(yīng)電動勢： 變大，感應(yīng)電流： 變大，穿過N的磁通量增大，為阻礙磁通量的增加，由楞次定律可知，N有收縮的趨勢，由楞次定律可知，N中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，C正確.

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