
【學(xué)習(xí)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.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映。3.掌握右手定則,認(rèn)識(shí)右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。4.會(huì)用楞次定律和右手定則,判斷感應(yīng)電流的方向。
1.實(shí)驗(yàn)探究將螺線管與電流計(jì)組成閉合回路,分別將條形磁鐵的N極、S極插入、抽出線圈,如圖所示,記錄感應(yīng)電流的方向。
影響感應(yīng)電流方向的因素
2.分析歸納(1)線圈內(nèi)磁通量增大時(shí)(圖甲、乙)
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向___(A.相同 B.相反);當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向_____( A.相同 B.相反)。
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(chǎng)總要______引起感應(yīng)電流的______________。2.能量轉(zhuǎn)化在上述實(shí)驗(yàn)中,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(guò)程中消耗的______能轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流的____能。
1.內(nèi)容伸開右手,使拇指與其余四個(gè)手指______,并且都與手掌在同一個(gè)________。讓磁感線從______進(jìn)入,并使拇指指向_________的方向,這時(shí)__________的方向就是感應(yīng)電流的方向。2.適用情況適用于閉合電路部分導(dǎo)體____________產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。
『判一判』(1)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。( )(2)回路不閉合,穿過(guò)回路的磁通量變化時(shí),也會(huì)產(chǎn)生“阻礙”作用。( )(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化。( )(4)楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總與引起感應(yīng)電流的原因?qū)埂? )(5)因動(dòng)而生電,可以用右手定則來(lái)判定感應(yīng)電流的方向。( )
『選一選』(2020·北京市朝陽(yáng)區(qū)高二上學(xué)期期末)一個(gè)閉合導(dǎo)體圓環(huán)固定在水平桌面上,一根條形磁鐵沿圓環(huán)的軸線運(yùn)動(dòng),使圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流。下列四幅圖中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況相吻合的是( )
解析:A.由圖示可知,在磁鐵S極上升過(guò)程中,穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)方向向上,在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量變小,由楞次定律可知,從上向下看,圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)誤;同理,根據(jù)楞次定律可判選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確。
『想一想』某同學(xué)在學(xué)習(xí)了法拉第電磁感應(yīng)定律之后,自己制作了一個(gè)手動(dòng)手電筒。右圖是手電筒的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖,左右兩端是兩塊完全相同的條形磁鐵,中間是一根絕緣直桿,由絕緣細(xì)銅絲繞制的多匝環(huán)形線圈只可在直桿上自由滑動(dòng),線圈兩端接一燈泡,晃動(dòng)手電筒時(shí)線圈也來(lái)回滑動(dòng),燈泡就會(huì)發(fā)光,其中O點(diǎn)是兩磁極連線的中點(diǎn),a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。(1)試分析其工作原理;(2)燈泡中的電流方向是否變化。
答案:(1)見(jiàn)解析 (2)變化解析:(1)線圈來(lái)回滑動(dòng)時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量不斷變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,燈泡發(fā)光。(2)線圈由a滑至b過(guò)程中,磁場(chǎng)方向向左,穿過(guò)線圈的磁通量先減小后增加,根據(jù)楞次定律,燈泡中電流方向先由右向左,后由左向右同樣可判斷線圈由b滑至a過(guò)程中,燈泡中電流方向先由右向左,后由左向右。所以線圈中電流方向不斷變化。
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,大家是否注意到在不同的情況下感應(yīng)電流的方向是不同的(如圖所示),感應(yīng)電流的方向取決于哪些因素?究竟怎樣判斷感應(yīng)電流的方向呢?提示:取決于閉合線圈內(nèi)磁通量的變化情況;用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。
1.因果關(guān)系楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系,磁通量發(fā)生變化是原因,產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果,原因產(chǎn)生結(jié)果,結(jié)果反過(guò)來(lái)影響原因。
2.對(duì)楞次定律中“阻礙”的理解
3.“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用,正是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的反應(yīng),在克服“阻礙”的過(guò)程中,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,常見(jiàn)的情況有以下四種:(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”;(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”;(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”;(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。
4.楞次定律的使用步驟
(1)“阻礙”并不意味著“相反”。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向可能相同,也可能相反,需要依據(jù)磁通量的變化情況判斷。(2)如果問(wèn)題不涉及感應(yīng)電流的方向,則用楞次定律的推廣含義進(jìn)行研究,可以使分析問(wèn)題的過(guò)程簡(jiǎn)化。
如圖所示,在水平地面上有一條沿東西方向鋪設(shè)的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有自東向西穩(wěn)定、強(qiáng)大的直流電流?,F(xiàn)用一閉合的檢測(cè)線圈(線圈中串有靈敏的檢流計(jì),圖中未畫出)檢測(cè)此通電直導(dǎo)線的位置,若不考慮地磁場(chǎng)的影響,在檢測(cè)線圈位于水平面內(nèi),從距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處由北向南沿水平地面通過(guò)導(dǎo)線的上方并移至距導(dǎo)線很遠(yuǎn)處的過(guò)程中,俯視檢測(cè)線圈,其中的感應(yīng)電流的方向是 ( )
A.先順時(shí)針后逆時(shí)針B.先逆時(shí)針后順時(shí)針C.先逆時(shí)針后順時(shí)針,然后再逆時(shí)針D.先順時(shí)針后逆時(shí)針,然后再順時(shí)針答案:C 思路引導(dǎo):按以下思路分析解題:(1)安培定則判定通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的分布情況。(2)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化。(3)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。
解析:根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍磁感線的特點(diǎn),檢測(cè)線圈由遠(yuǎn)處移至直導(dǎo)線正上方時(shí),穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)有向下的分量,磁通量先增加后減小,由楞次定律和安培定則,線圈中的電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針,當(dāng)檢測(cè)線圈由直導(dǎo)線正上方移至遠(yuǎn)處時(shí),穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)有向上的分量,磁通量先增加后減小,由楞次定律和安培定則,線圈中的電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針。所以C正確。
1.(多選)(2020·湖北省隨州一中高二上學(xué)期期中)如圖,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,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是( )A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.穿過(guò)線圈a的磁通量變大C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大
解析:當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知通過(guò)線圈b的電流增大,從而判斷出穿過(guò)線圈a的磁通量變大,所以B正確;根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針, A錯(cuò)誤;線圈a應(yīng)有收縮的趨勢(shì),C錯(cuò)誤;將線圈a和b看作兩個(gè)條形磁鐵,不難判斷此時(shí)兩磁鐵的N極相對(duì),互相排斥,故線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大,所以D正確,故選BD。
如圖所示,導(dǎo)體棒與電流表連接,導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)思考:電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)?指針的偏轉(zhuǎn)方向與導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)嗎?提示:導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向不同,指針的偏轉(zhuǎn)方向也不同。
1.楞次定律與右手定則的比較
2.右手定則與左手定則的比較
如圖所示,一個(gè)金屬圓盤安裝在豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,置于蹄形磁鐵之間,兩塊銅片A、O分別與金屬盤的邊緣和轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸。若使金屬盤按圖示方向(俯視順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),下列說(shuō)法正確的是( )A.電阻R中有Q→R→P方向的感應(yīng)電流B.電阻R中有P→R→Q方向的感應(yīng)電流C.穿過(guò)圓盤的磁通量始終沒(méi)有變化,電阻R中無(wú)感應(yīng)電流D.調(diào)換磁鐵的N、S極同時(shí)改變金屬盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,R中感應(yīng)電流的方向也會(huì)發(fā)生改變
思路引導(dǎo):將圓盤等效為從圓心到邊緣的無(wú)數(shù)根輻向分布的導(dǎo)體,然后根據(jù)右手定則判斷。解析:對(duì)圓盤來(lái)說(shuō),從圓心到邊緣可以理解成為有無(wú)數(shù)根輻向分布的導(dǎo)體,每根導(dǎo)體都與負(fù)載電阻R構(gòu)成閉合電路,每根導(dǎo)體都處在蹄形磁鐵形成的磁場(chǎng)中,當(dāng)圓盤按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則,可知產(chǎn)生由圓心到邊緣的感應(yīng)電流,即電阻R中有P→R→Q方向的感應(yīng)電流,故A、C錯(cuò)B正確;當(dāng)調(diào)換磁鐵的N、S極同時(shí)改變金屬盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,根據(jù)右手定則,可判定R中感應(yīng)電流的方向不變,D錯(cuò)誤。
2.(2020·遼寧省遼河油田二中高二上學(xué)期期末)下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b的是( )
解析:ab棒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)用右手定則:導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b。故 A正確;ab向紙外運(yùn)動(dòng),運(yùn)用右手定則,知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故B錯(cuò)誤;穿過(guò)回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應(yīng)電流方向由b→a→c,故C錯(cuò)誤;ab棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故D錯(cuò)誤。
“一定律三定則”的應(yīng)用技巧應(yīng)用現(xiàn)象與規(guī)律比較
如圖所示,在一根較長(zhǎng)的鐵釘上,用漆包線繞兩個(gè)線圈A和B。將線圈B的兩端與直導(dǎo)線CD相連,將CD平放在陰極射線管正下方和靜止的小磁針的正上方,與小磁針和射線管平行。試判斷合上開關(guān)的瞬間,陰極射線和小磁針N極的偏轉(zhuǎn)情況?線圈A中電流穩(wěn)定后,陰極射線和小磁針又怎樣偏轉(zhuǎn)?
解析:在開關(guān)合上的瞬間,線圈A內(nèi)有了由小變大的電流,根據(jù)安培定則可判斷出此時(shí)線圈A在鐵釘內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)由小變大的向右的磁場(chǎng)。由楞次定律可知,線圈B內(nèi)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該阻礙鐵釘內(nèi)的磁場(chǎng)在線圈B內(nèi)的磁通量的增加,即線圈B內(nèi)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是向左的。 由安培定則可判斷出線圈B內(nèi)感應(yīng)電流流經(jīng)CD時(shí)的方向是由C到D。再由安培定則可以知道直導(dǎo)線CD內(nèi)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其正下方是垂直于紙面向里,上方是垂直紙面向外,因此,陰極射線向下偏轉(zhuǎn),小磁針N極應(yīng)該向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)。線圈A內(nèi)電流穩(wěn)定后,CD內(nèi)不再有感應(yīng)電流,所以,陰極射線不偏轉(zhuǎn),小磁針又回到原來(lái)位置。
答案:在開關(guān)合上的瞬間,陰極射線向下偏轉(zhuǎn),小磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn);當(dāng)線圈A內(nèi)的電流穩(wěn)定以后,陰極射線不偏轉(zhuǎn),小磁針又回到原來(lái)的位置。
1.(2021·北京四中順義分校高二下學(xué)期期中)圖中的四個(gè)圖分別表示勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,閉合電路中一部分直導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)速度v和電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的相互關(guān)系,其中正確的是( )解析:根據(jù)右手定則:伸開右手,讓磁感線從手心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,此時(shí)四指指向感應(yīng)電流的方向。由此可判斷選項(xiàng)A正確,B、D錯(cuò)誤,C中導(dǎo)線沒(méi)有切割磁感線,無(wú)感應(yīng)電流。
2. (多選)(2020·河北省新樂(lè)市一中高二上學(xué)期測(cè)試)如圖所示,在一固定的條形磁鐵上方有一鐵圈,讓鐵圈由靜止自由落下,若下落過(guò)程中鐵圈始終水平,不計(jì)空氣阻力,關(guān)于鐵圈下落過(guò)程下列說(shuō)法正確的是( )
A.鐵圈下落到磁鐵中間位置時(shí),加速度等于重力加速度B.鐵圈的加速度始終大于重力加速度C.整個(gè)下落過(guò)程中,鐵圈中的電流方向始終不變D.若把鐵圈換成塑料圈,下落相同高度所需的時(shí)間變短
解析:由楞次定律可知,感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),在鐵圈靠近磁鐵的過(guò)程中為阻礙鐵圈的靠近,線圈對(duì)磁鐵的作用力豎直向上,在線圈穿過(guò)磁鐵遠(yuǎn)離的過(guò)程中,為阻礙鐵圈的遠(yuǎn)離,磁鐵對(duì)線圈的作用力豎直向上,則在整個(gè)過(guò)程中,磁鐵對(duì)線圈的作用力始終豎直向上,加速度小于或等于g,當(dāng)鐵圈下落到磁鐵中間位置時(shí),加速度等于重力加速度,故A正確,B錯(cuò)誤;由圖示可知,在鐵圈下落過(guò)程中,穿過(guò)鐵圈的磁場(chǎng)方向向上,在鐵圈靠近磁鐵時(shí),穿過(guò)鐵圈的磁通量變大,在鐵圈遠(yuǎn)離磁鐵時(shí)穿過(guò)鐵圈的磁通量減小,由楞次定律可知,從上向下看,鐵圈中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?,后沿逆時(shí)針?lè)较?,故C錯(cuò)誤;若把鐵圈換成塑料圈,塑料圈中沒(méi)有電流,那么不會(huì)受到磁鐵的阻礙,下落相同高度所需的時(shí)間會(huì)變短。故D正確。
3.(多選)(2020·山東省濰坊一中高二上學(xué)期質(zhì)檢)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
解析:根據(jù)安培定則,開關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場(chǎng)。開關(guān)閉合后的瞬間,根據(jù)楞次定律,直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由南向北的電流,根據(jù)安培定則,直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向里,故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。A正確;開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,直導(dǎo)線上沒(méi)有感應(yīng)電流,故小磁針的N極指北。BC錯(cuò)誤;開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,根據(jù)楞次定律,直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由北向南的電流,這時(shí)直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向外,故小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。D正確。
4.(2021·天津市靜海區(qū)高二調(diào)研)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是( )A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?,T中沿逆時(shí)針?lè)较駼.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较颍琓中沿順時(shí)針?lè)较駽.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?,T中沿逆時(shí)針?lè)较駾.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?,T中沿順時(shí)針?lè)较?
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)第二章 電磁感應(yīng)1 楞次定律作業(yè)ppt課件,共60頁(yè)。PPT課件主要包含了核心概念規(guī)律再現(xiàn),核心模型考點(diǎn)對(duì)點(diǎn)練,核心能力提升練等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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