1、第四章電磁感應第四章電磁感應第三節楞次定律第三節楞次定律 1通過實驗探究歸納出判斷感應電流方向的規律楞次定律(重點) 2理解楞次定律中“阻礙”的含義，并能說出“阻礙”的幾種常見表現(難點) 3能夠熟練應用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向(重點、難點) 一、探究感應電流的方向 1實驗探究 實驗前先查明線圈中電流的方向與電流表指針偏轉方向的關系，然后觀察記錄以下四種情況(如圖) 2實驗記錄與分析圖號磁場方向感應電流方向(俯視)感應電流的磁場方向歸納總結甲逆時針感應電流的磁場 磁通量的增加乙順時針向下向下向上向上向上向上向下向下阻礙阻礙圖號磁場方向感應電流方向(俯視)感應電流的磁場方向歸納總結丙

2、順時針感應電流的磁場 磁通量的減少丁逆時針向下向下向上向上向下向下向上向上阻礙阻礙 有同學猜想“感應電流的方向應由引起感應電流的磁場的方向決定”，為驗證這一猜想，應將前面的4組實驗記錄如何分組比較？結論是什么？ 提示：應將甲、丙分為一組比較分析，將乙、丁分為一組比較分析，比較可得：感應電流的方向并不是由原磁場方向決定的，因為原磁場方向向下時，感應電流的方向可以是逆時針也可以是順時針，同樣，原磁場方向向上時，感應電流的方向可以是逆時針，也可以是順時針 二、楞次定律 1內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要 引起感應電流的磁通量的 2運用楞次定律判定感應電流方向的思路阻礙阻礙變化變化

3、三、右手定則 1使用范圍：判定閉合電路中的部分導線做 運動時產生的感應電流的方向 2使用方法：伸開右手讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內，讓磁感線垂直從 進入， 指向導線運動的方向，這時 所指的方向就是感應電流的方向. 切割磁感線切割磁感線手心手心大拇指大拇指四指四指 一、對楞次定律內容的理解 1因果關系：楞次定律反映了電磁感應現象中的因果關系，磁通量發生變化是原因，產生感應電流是結果，原因產生結果，結果反過來影響原因 2對“阻礙”的理解 二、楞次定律的應用 1應用楞次定律的一般步驟 運用楞次定律判定感應電流的思路，可以概括為以下方框圖： 上圖描述了磁通量變化、磁場方向、感應電流

4、方向三個因素的關系，只要知道了其中任意兩個因素，就可以確定第三個因素 2電磁感應現象中“阻礙”作用的拓展 電磁感應現象中，感應電流產生的效果總要反抗(或阻礙)引起感應電流的原因，常見的“阻礙”現象有以下幾種：引起感應電流的原因感應電流產生的效果如何“阻礙”口訣原磁通量變化產生磁場產生的磁場方向在磁通量增加時與原磁場方向相反，反之相同增反減同 3.回路運動情況、面積變化趨勢的判斷方法 電磁感應現象中，產生感應電流的導體在磁場中要受到安培力，從而產生運動及回路面積變化趨勢判斷運動或面積變化趨勢的方法有： (1)一般方法 (2)根據楞次定律的廣義表述判斷 若是由于相對運動產生電磁感應現象，則感應電流

5、所產生的力的效果阻礙相對運動(來拒去留) 電磁感應現象中，回路面積變化總要阻礙磁通量的變化(增縮減擴) 三、楞次定律與三個定則的比較 在研究電磁感應現象時，經常用到右手螺旋定則、左手定則、右手定則及楞次定律等規律要想靈活運用“三定則一規律”，就必須明確這些規律的區別與聯系 1“三定則一規律”應用于不同的現象基本現象應用的定則或規律運動電荷、電流產生的磁場右手螺旋定則磁場對運動電荷、電流的作用力左手定則 2.左手定則與右手定則的區別比較項目右手定則左手定則作用判斷磁場B、速度v、感應電流I方向關系判斷磁場B、電流I、磁場力F方向已知條件運動方向、磁場方向、感應電流方向任知其中二個電流方向、磁場方

6、向、磁場力方向任知其中二個圖例 3楞次定律與右手定則的關系楞次定律右手定則研究對象整個閉合導體回路閉合導體回路的一部分適用范圍磁通量變化引起感應電流的各種變化情況一段導線在磁場中做切割磁感線運動關于對楞次定律的理解，下列說法正確的是 A感應電流的方向總是要使它的磁場阻礙原來的磁通量的變化 B感應電流的磁場方向，總是跟原磁場方向相同 C感應電流的磁場方向，總是跟原磁場方向相反 D感應電流的磁場方向可以跟原磁場方向相同，也可以相反 對楞次定律內容的理解 思路點撥：在楞次定律中，要明確感應電流的磁場阻礙原磁場的變化，當磁通量增加，阻礙其增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；磁通量減少時阻礙其減小

7、，感應電流的磁場與原磁場方向相同 解析：根據楞次定律，感應電流的磁場阻礙原磁場的磁通量的變化，A項正確；感應電流的磁場方向在磁通量增加時與原磁場方向相反，在磁通量減小時與原磁場方向相同，B、C項錯誤，D項正確 答案：AD 【題后總結】不能簡單地認為感應電流的磁場方向和原來磁場方向是相同還是相反，還要看原磁場是如何變化的，如果原磁場增加，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙原磁場的增加；如果原來磁場減小，感應電流產生的磁場方向和原磁場方向相同，阻礙原來的磁場減弱，即感應電流產生的磁場總是阻礙原磁場的變化 【針對訓練】 1.關于楞次定律，可以理解為() A感應電流的磁場總是阻礙原磁場 B感

8、應電流產生的效果總是阻礙導體與磁體間的相對運動 C若原磁通量增加，感應電流的磁場與原磁場同向；若原磁通量減少，感應電流的磁場跟原磁場反向 D感應電流的磁場總是與原磁場反向 解析：感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化，但阻礙不等于反向，楞次定律的另一種表述為“感應電流產生的效果總是阻礙導體與磁體間的相對運動” 答案：B如圖所示，用一根長為L質量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點聯結并懸掛于O點，懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場，且d0L.先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和摩擦力，下列說法正確的是 應

9、用楞次定律判斷感應電流方向 A金屬線框進入磁場時感應電流的方向為abcda B金屬線框離開磁場時感應電流的方向為adcba C金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等 D向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右；向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左 思路點撥：解決此題按以下步驟：明確原磁場方向；明確原磁通量的變化；確定感應磁場方向；確定感應電流的方向 解析：當線框進入磁場時，dc邊切割磁感線，由楞次定律可判斷，感應電流的方向為：adcba；當線框離開磁場時，同理可判斷其感應電流的方向為：abcda，故A、B選項錯；線框dc邊(或ab邊)進入磁場或離開磁場

10、時，都要切割磁感線產生感應電流，機械能轉化為電能，故dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小不相等，C錯；由“來拒去留”知，D對 答案：D 【題后總結】楞次定律是用來判斷感應電流方向的，但定律中并沒有直接給出感應電流的方向，要學會理清定律中所敘述的兩個磁場，即感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，并嚴格按照楞次定律的分析步驟進行 【針對訓練】 2.如圖所示，閉合金屬圓環沿垂直于磁場方向放置在勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出則以下各種說法正確的是() A向左拉出和向右拉出時，環中感應電流的方向相反 B向左或向右拉出時，環中感應電流的方向都是沿順時針方向 C向左或向右拉出時，環中感

11、應電流的方向都是沿逆時針方向 D圓環拉出磁場過程中，圓環全部處在磁場中運動時，也有感應電流 解析：圓環中感應電流的方向，取決于圓環中磁通量變化的情況不論向左或向右將圓環拉出磁場，圓環中垂直紙面向里的磁感線都要減少由楞次定律可知，感應電流產生的磁場與原來磁場方向相同，即都垂直紙面向里，應用右手定則可以判斷出感應電流方向為順時針方向 圓環全部處在磁場中運動時，雖然導線做切割磁感線運動，但環中磁通量不變只有圓環離開磁場，環的一部分在磁場中，另一部分在磁場外時，環中磁通量才發生變化，環中才有感應電流故B選項正確 答案：B 應用楞次定律判斷導體的運動和回路面積的變化 導體環A固定在豎直平面內，導體環B與

12、A具有共同的圓心，且可以繞A的水平直徑ab轉動，如圖所示，以下可能發生的現象是 A當A中通以逐漸增大的電流時，只要B在水平面內，就可保持不動 B當A中的電流發生變化時，只要B不在水平面內且不與A共面，B就要發生轉動 C若A中的電流方向如圖所示，且B與A共面，當A中電流I減小時，B環有擴大的趨勢 D以上三種情況均不可能發生 思路點撥：解答本題把握以下三點： (1)環A中磁感線的分布特點； (2)環B中磁通量是否變化； (3)環B的運動總是阻礙磁通量的變化 解析：若B在水平面內，無論A中有無電流，穿過B線圈的磁通量總為零，B中無感應電流、不受力，所以B可保持不動，A對若B不在水平面內且不與A共面時

13、，A中電流變化時，穿過線圈B的磁通量變化，為阻礙磁通量的變化，B要發生轉動，若B與A共面時，B環所受安培力在B環的平面內，B環不能轉動，B對若A與B共面，當A中電流減小時，穿過B環的磁通量減小，為阻礙磁通量減小，B環有擴大的趨勢，C對 答案：ABC 【題后總結】此題考查對楞次定律的廣義表述的理解和應用電磁感應現象中，由于感應電流引起的回路運動問題，回路面積變化問題都可根據楞次定律的廣義表述分析判斷 【針對訓練】 3.所圖所示，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈，當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判

14、斷是() AFN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左 BFN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左 CFN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右 DFN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右 解析：由題意可判斷出在條形磁鐵等高快速經過線圈時，穿過線圈的磁通量是先增加后減小，根據楞次定律可判斷：在線圈中磁通量增大的過程中，線圈受指向右下方的安培力，在線圈中磁通量減小的過程中，線圈受指向右上方的安培力，故線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，而運動趨勢總向右，D正確 答案：D 應用楞次定律判斷導體的運動和回路面積的變化 如圖所示，光滑平行金屬導軌PP和QQ都處于同一水平面內，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于

15、豎直向下的勻強磁場中現在垂直于導軌放置一根導體棒MN，用一水平向右的力F拉動導體棒MN，以下關于導體棒MN中感應電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是 A感應電流方向是NM B感應電流方向是MN C安培力方向水平向左 D安培力方向水平向右 思路點撥：解答本題應按以下思路分析： 解析：以導體棒MN為研究對象，其所處位置磁場方向向下，運動方向向右由右手定則可知，感應電流方向是NM；再由左手定則可知，安培力方向水平向左 答案：AC 【題后總結】安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律應用的現象及區別： (1)應用現象基本現象應用的定則或定律運動電荷、電流產生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力

16、左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則 (2)應用區別 關鍵是抓住因果關系： 因電而生磁(IB)安培定則； 因動而生電(v、BI安)右手定則； 因電而受力(I、BF安)左手定則 【針對訓練】 4.邊長為h的正方形金屬導線框，從如圖所示位置由靜止開始下落，通過一勻強磁場區域，磁場方向水平，且垂直于線框平面，磁場區高度為H，上、下邊界如圖中虛線所示，且Hh，從線框開始下落到完全穿過磁場區的全過程中() A線框中總有感應電流存在 B線框中感應電流方向是先順時針后逆時針 C線框中感應電流方向是先逆時針后順時針 D線框受到磁場力的方向有時向上，有時向下 解析：因為Hh，當線框全部處于磁場區域內

17、時線框內磁通量不變，線框中無感應電流，A錯誤；根據右手定則可知，線框進入磁場時感應電流是逆時針，線框離開磁場時感應電流是順時針，C正確，B錯誤；在C的基礎上結合左手定則可知，線框在進出磁場過程中受到磁場力的方向總是向上，D錯誤 答案：C 誤區一：對楞次定律理解不透造成錯解 【典型例題】 1.如圖中，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲當滑動變阻器的滑動頭向下滑動時，線圈CDEF中的感應電流在G處產生的磁感強度的方向是垂直紙面向外時，電源的哪一端是正極？ 解析：當線圈CDEF中的感應電流在G處產生的磁感強度的方向是“”時，它在線圈內部產生磁感強度方向應是“”，AB中增強的電流在線圈內部產生的磁感強度方向是“”，所以，AB中電流的方向是由B流向A，故電源的下端為正極 答案：下端 【誤區警示】楞次定律中“感生電流的磁場總是要阻礙引起感生電流的磁通量的變化”，所述的“磁通量”是指穿過線圈內部磁感線的條數，因此判斷感應電流方向的位置一般應該選在線圈的內部 誤區二：使用楞次定律分析混亂 【典型例題】 2.如圖所示，老師做了一個物理小實驗讓學生觀察：一輕質橫桿兩側各固定一金屬環，橫桿可繞中心點自由轉動，老師拿