1、0 安徽省合肥市 32 中高二物理選修 3-2楞次定律教案 目的要求 復(fù)習(xí)楞次定律及其應(yīng)用。 知識要點 1.1. 楞次定律 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。 楞次定律解決的是感應(yīng)電流的方向問題。它關(guān)系到兩個磁場：感應(yīng)電流的磁場（新產(chǎn) 生的磁場）和引起感應(yīng)電流的磁場（原來就有的磁場） 。前者和后者的關(guān)系不是“同向”或 “反向”的簡單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系。 在應(yīng)用楞次定律時一定要注意： “阻礙”不等于“反向”；“阻礙”不是“阻止”。 從“阻礙磁通量變化”的角度來看，無論什么原因，只要使穿過電路的磁通 量發(fā)生 了變化，就一定有感應(yīng)電動勢

2、產(chǎn)生。 從“阻礙相對運動”的角度來看，楞次定律 的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既 然有感應(yīng)電流產(chǎn)生， 就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。 又由于感應(yīng)電流是由相對運動引起的， 所以只 能是機械能轉(zhuǎn)化為電能， 因此機械能減少。磁場力對物體做負功， 是阻力，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就 是“阻礙”相對運動。 從“阻礙自身電流變化”的角度來看，就是自感現(xiàn)象。 自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止。 應(yīng)用：日光燈電路圖及原理： 燈管、鎮(zhèn)流器和啟動 器的作用。 防止：定值電阻的雙線繞法。 2.2. 右手定則。 對一部分導(dǎo)線在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的 情況，右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一致的。這時，用右手定則更方便一些。 3.3. 楞次定

3、律的應(yīng)用。 楞次定律的應(yīng)用應(yīng)該嚴格按以下四步進行： 確定原磁場方向；判定原磁場如何變化 （增大還是減小）；確定感應(yīng)電流的磁場方向 （增反減同）；根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流 的方向。 例題分析 例 1 1 :如圖所示，有兩個同心導(dǎo)體圓環(huán)。內(nèi)環(huán)中通有順時針方向 的電流，外環(huán)中原來無電流。當(dāng)內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時，外環(huán)中有 無感應(yīng)電流？方向如何？ 解：由于磁感線是閉合曲線，內(nèi)環(huán)內(nèi)部向里的磁感線條數(shù)和內(nèi) 環(huán)外部向外的所有磁感線條數(shù)相等，所以外環(huán)所圍面積內(nèi)（這里指 包括內(nèi)環(huán)圓面積在內(nèi)的總面積，而不只是環(huán)形區(qū)域的面積）的總磁 通向里、增大，所以外環(huán)中感應(yīng)電流磁場的方向為向外，由安培定 則，外環(huán)中感應(yīng)電流方向為

4、逆時針。 例 2 2 :如圖所示，閉合導(dǎo)體環(huán)固定。條形磁鐵 S極向下以初速度Vo沿 過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落過程，導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流方向如何？2 解：從“阻礙磁通量變化”來看，當(dāng)條形磁鐵的中心恰好位于線圈 M所在的水平面時， 磁鐵內(nèi)部向上的磁感線都穿過了線圈， 而磁鐵外部向下穿過線圈的磁通量最少， 所以此時刻 穿過線圈M的磁通量最大。因此全過程中原磁場方向向上， 先增后減，感應(yīng)電流磁場方向先 下后上，感應(yīng)電流先順時針后逆時針。 從“阻礙相對運動”來看，線圈對應(yīng)該是先排斥（靠近階段）后吸引（遠離階段） ，把 條形磁鐵等效為螺線管， 該螺線管中的電流是從上向下看逆時針方向的， 根據(jù)“同向電流互 相

5、吸引，反向電流互相排斥”，感應(yīng)電流方向應(yīng)該是先順時針后逆時針的，與前一種方法的 結(jié)論相同。 例 3 3:如圖所示，0Q是矩形導(dǎo)線框abed的對稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強磁 C.C. 將abed以ab為軸轉(zhuǎn)動 6060 D.D. 將abed以ed為軸轉(zhuǎn)動 6060 解：A CA C 兩種情況下穿過 abed的磁通量沒有發(fā)生變化，無感應(yīng) 電流產(chǎn)生。B B、D D 兩種情況下原磁通向外，減少，感應(yīng)電流磁場向外，感應(yīng)電流方向為 abed。 例 4 4 :如圖所示裝置中，ed桿原來靜止。當(dāng)ab桿做如下那些運動時，ed桿將向右移動? A.A. 向右勻速運動 B.B. 向右加速運動 C.C. 向左加

6、速運動 D.D. 向左減速運動 Li中磁通量不變，穿過 L2的磁通量不變化，L2中 無感應(yīng)電流產(chǎn)生，ed保持靜止，A A 不正確；ab向右加速運動時， 通過ed的電流方向向下，ed向右移動，B B 正確；同理可得 C C 不正確，D D 正確。選 B B、D D 例 5 5 :如圖所示，當(dāng)磁鐵繞 002軸勻速轉(zhuǎn)動時，矩一形導(dǎo)線框（不考 ； 慮重力）將如何運動？ i 解：本題分析方法很多，最簡單的方法是：從“阻礙相對運動”的 | 角度來看，導(dǎo)線框一定會跟隨條形磁鐵同方向轉(zhuǎn)動起來。如果不計一切 : 摩擦阻力，最終導(dǎo)線框?qū)⒑痛盆F轉(zhuǎn)動速度無限接近到可以認為相同；如 0 02 果考慮摩擦阻力，則導(dǎo)線框的

7、轉(zhuǎn)速總比條形磁鐵轉(zhuǎn)速小些（線框始終受 到安培力矩的作用，大小和摩擦力的阻力矩相等） 。如果用“阻礙磁通量變化”來分析，結(jié) 論是一樣的，但是敘述要復(fù)雜得多。可見這類定性判斷的題要靈活運用楞次定律的各種表達 方式。 例 6 6:如圖所示，水平面上有兩根平行導(dǎo)軌，上面放兩根金屬 棒a、b。當(dāng)條形磁鐵如圖向下移動時（不到達導(dǎo)軌平面） ，a、b將 如何移動？ 解：若按常規(guī)用“阻礙磁通量變化”判斷，則需要根據(jù)下端磁 極的極性分別進行討論， 比較繁瑣。而且在判定a、b所受磁場力時。 應(yīng)該以磁極對它們的磁場力為主，不能以 a、b間的磁場力為主（因為它們的移動方向由所場。以下哪些情況 下abed中有感應(yīng)電流產(chǎn)生

8、？方向如何? A.A. 將abed向紙外平移 B.B. 將abed向右平移 解：. .ab勻速運動時，ab中感應(yīng)電流恒定, d d e e L2中的磁通量向下，增大, b b 3 受的合磁場的磁場力決定，而磁鐵的磁場顯然是起主要作用的） 。如果注意至磁鐵向下 插，通過閉合回路的磁通量增大，由 =BS可知磁通量有增大的趨勢，因此 S的相應(yīng)變化應(yīng) 該是阻礙磁通量的增加，所以 a、b將互相靠近。這樣判定比較起來就簡便得多。 例 7 7 :如圖所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán) a、b。 將條形磁鐵沿它們的正中向下移動（不到達該平面） ，a、b將如何移 動？ 解：根據(jù)=BS,磁鐵向下移動過程中，

9、B增大，所以穿過每個環(huán) 中的磁通量都有增大的趨勢，由于 S不可改變，為阻礙增大，導(dǎo)體環(huán) 應(yīng)該盡量遠離磁鐵，所以 a、b將相互遠離。 例&如圖所示，在條形磁鐵從圖示位置繞 0Q軸轉(zhuǎn)動 9090 的過程中，放在導(dǎo)軌右端附近的金屬棒 ab將如何移動？ 解：無論條形磁鐵的哪個極為 N極，也無論是順時針轉(zhuǎn)動 還是逆時針轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動 9090。過程中，穿過閉合電路的磁通量 總是增大的（條形磁鐵內(nèi)、外的磁感線條 數(shù)相同但方向相反， 在線框所圍面積內(nèi)的總磁通量和磁鐵內(nèi)部的磁感線方向相同且 增大。而該位置閉合電路所圍面積越大，總磁通量越小，所以為阻礙磁通量增大金屬棒 將向右移動。 例 9 9 :如圖所示

10、，a、b燈分別標(biāo)有“ 36V 40W36V 40W和“ 36V 25W36V 25W, 閉合電鍵，調(diào)節(jié)R,使a、b都正常發(fā)光。這時斷開電鍵后重做實驗： 電鍵閉合后看到的現(xiàn)象是什么？穩(wěn)定后那只燈較亮？再斷開電鍵， 又將看到什么現(xiàn)象？ 解：重新閉合瞬 間，由于電感線圈對電流增大的阻礙作用， a 將慢慢亮起來，而 b立即變亮。這時 L的作用相當(dāng)于一個大電阻； 穩(wěn)定后兩燈都正常發(fā)光， a的額定功率大，所以較亮。這時 L的作 用相當(dāng)于一只普通的電阻（就是該線圈的內(nèi)阻） ；斷開瞬間，由于電感線圈對電流減小的阻 礙作用，通過a的電流將逐漸減小，a漸漸變暗到熄滅，而abRL組成同一個閉合回路， 所以 b燈也將逐漸變暗到熄滅，而且開始還會閃亮一下（因為原來有 la |b）,并且通過b的電流 方向與原來的電流方向相反。這時 L的作用相當(dāng)于一個電源。（若將a燈的額定功率小于 b 燈，則斷開電鍵后 b燈不會出現(xiàn)“閃亮”現(xiàn)象。） 例 1010：如圖所示，用絲線將一個閉合金屬環(huán)懸于 Q點，虛線左邊有垂 直于紙面向外的勻強磁場，而右邊沒有磁場。金屬環(huán)的擺動會很快停下來。 試解釋這一現(xiàn)象。若整個空間都有垂直于紙面向外的勻強磁場，會有這種 現(xiàn)象嗎？ 解：只有左邊有勻強磁場，金屬環(huán)在穿越磁場邊界時（無論是進入還