高中1 楞次定律学案

第二章　电磁感应

1　楞次定律

学习目标

1.掌握楞次定律的内容.

2.会用楞次定律判断感应电流方向.

3.理解楞次定律中“阻碍”的含义.

4.会用右手定则判断感应电流方向.

自主探究

1.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要　　　　　　引起感应电流的　　　　. 

2.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从　　　　进入,并使拇指指向　　　　的方向,这时四指所指的方向就是　　　　的方向. 

合作探究

一、楞次定律

知识回顾:

(1)感应电流的产生条件是什么?

(2)当条形磁铁插入、抽出线圈时,灵敏电流计的指针偏转方向不相同说明了什么?

活动体验:

用干电池确定电流表的指针偏转方向和电流方向的关系.

实验结论:左进左偏,右进右偏.

探究实验:

探究影响感应电流方向的因素.按照如图所示连接电路,并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出,分析感应电流的方向与哪些因素有关.

实验表格:

　　归纳总结:

1.原磁场的磁通量变大时,感应电流磁场与原磁场的方向　　　　,有　　　　磁通量变大的作用;原磁场的磁通量变小时,感应电流磁场与原磁场的方向　　　　,有　　　　磁通量变小的作用. 

2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要　　　　引起感应电流的　　　　的变化.这就是楞次定律. 

3.楞次定律的理解

(1)阻碍,既不是阻止也不等于反向,增反减同.阻碍又称作反抗,不是阻碍原磁场而是阻碍　　　　. 

(2)楞次定律涉及两个磁场:　　　　和　　　　. 

(3)从磁通量变化的角度看,感应电流总要　　　　磁通量的变化;从导体和磁体的相对运动的角度来看,感应电流总要　　　　相对运动. 

二、楞次定律的应用

提出问题:

两同心金属圆环,内环A通以顺时针方向电流,现使其电流增大,则在大环B中产生的感应电流方向如何?若内环A的电流减小呢?

归纳总结:

利用楞次定律判断感应电流的一般步骤:

(1)明确　　　　的方向. 

(2)明确穿过闭合回路的　　　　　　情况. 

(3)根据楞次定律判定　　　　　　　方向. 

(4)利用安培定则判定　　　　　的方向. 

三、右手定则

思考讨论:

当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时,怎样利用楞次定律判断电流的方向?

提出问题:

用楞次定律判断感应电流的过程很复杂,能否找到一种很简单的方法来直接判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢?

归纳总结:

1.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从　　　　进入,并使拇指指向　　　　　的方向,这时四指所指的方向就是　　　　的方向. 

2.适用条件:　　　　　　　　切割磁感线的情况. 

3.当切割磁感线时导体回路没有闭合时,四指所指的方向是　　　　　　的方向,可以画出等效电源的正负极. 

课堂检测

1.根据楞次定律知,感应电流的磁场一定(　　)

A.阻碍引起感应电流的磁通量

B.与引起感应电流的磁场方向相反

C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化

D.与引起感应电流的磁场方向相同

2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　　)

A.从a到b,上极板带正电

B.从a到b,下极板带正电

C.从b到a,上极板带正电

D.从b到a,下极板带正电

3.如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)

A.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥

B.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引

C.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥

D.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引

4.如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或抽出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是(　　)

　　5.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.下列说法中正确的是(　　)

A.若保持开关闭合,则铝环不断升高

B.若保持开关闭合,则铝环停留在某一高度

C.若保持开关闭合,则铝环跳起到某一高度后将回落

D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变

6.如图所示,磁铁垂直于铜环所在平面,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(　　)

A.向右摆动 

B.向左摆动

C.静止 

D.转动

7.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置甲(左)匀速运动到位置乙(右),则(　　)

A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a

B.导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a

C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右

D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左

8.如图所示,一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间,突然发现电子向M板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的时刻可能是(　　)

A.开关S闭合瞬间

B.开关S由闭合后断开瞬间

C.开关S是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动时

D.开关S是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动时

9.如图所示,一密绕螺线管与电源、开关构成电路,两个闭合铝环a和b分别挂在螺线管的两端,且与螺线管共轴.在接通电源的瞬间,两个铝环的运动状态为a环向　　　　　摆动,b环向　　　　　摆动.  

10.如图所示,在图(1)中,G为指针在中央的灵敏电流计连接在直流电路中时的偏转情况.今使它与一线圈串联进行电磁感应实验,则图(2)中的条形磁铁的运动方向是　　　　　;图(3)中电流计的指针将向　　　　　偏转;图(4)中的条形磁铁上端为　　　　　极.  

11.如图所示是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,请分析各图中感应电流的方向.

12.如图所示,匀强磁场区域宽为d,一正方形线框abcd的边长为l,且l>d,线框以速度v通过磁场区域,从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是多少?

13.如图所示,试判断当开关闭合和断开瞬间,矩形线圈ABCD中的电流方向.

参考答案

自主探究

1.阻碍　磁通量的变化

2.掌心　导线运动　感应电流

合作探究

一、楞次定律

归纳总结:

1.相反　阻碍　相同　阻碍

2.阻碍　磁通量

3.(1)原磁场的变化　(2)原磁场　感应电流磁场　(3)阻碍　阻碍

二、楞次定律的应用

提出问题:

(1)由安培定则可知,内环A中的电流产生的磁场方向向里.

(2)穿过大环B的磁通量,随着内环A电流的增大而增大.

(3)由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向外.

(4)由安培定则可知,大环B的感应电流为逆时针.同理可知,当内环A电流减小时,外环B的感应电流方向为顺时针.

归纳总结:

(1)原磁场　(2)磁通量的变化　(3)感应电流的磁场　(4)感应电流

三、右手定则

思考讨论:

当导体棒ab向右运动时,由楞次定律可知,穿过闭合导体回路的磁通量增大,则感应电流的磁场与原磁场方向相反,即感应电流的磁场方向向外,所以感应电流通过导体棒ab的方向为由b到a.

提出问题:

研究感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向,可以找出一种简单的方法——右手定则.

归纳总结:

1.掌心　导线运动　感应电流

2.闭合导体回路中的一部分

3.感应电动势

课堂检测

1.C　解析:感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化,而不是阻碍引起它的磁通量,A项错误;当穿过电路的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,当穿过电路的磁通量减少时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,B、D两项错误.

2.D　解析:穿过线圈的磁场方向向下,磁铁接近时,线圈中磁通量增加,由楞次定律知,产生感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,流过R的电流方向是从b到a,电容器下极板带正电,D项正确.

3.C　解析:穿过线圈的原磁场方向向上,磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向下,根据安培定则判断出通过电阻的感应电流的方向由b到a,并且根据楞次定律可知感应电流的产生阻碍相对运动,所以线圈与磁铁相互排斥.

4.CD　解析:根据楞次定律可确定感应电流的方向:如对C图分析,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量增加;(3)感应电流产生的磁场方向向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同.线圈的上端为S极,磁铁与线圈相互排斥.综合以上分析知,C、D两项正确.

5.CD　解析:若保持开关闭合,磁通量不变,感应电流消失,所以已跳起到某一高度后的铝环将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律的拓展意义可知,铝环同样向上跳起.

6.A　解析:铜环只有向右运动,才能阻碍穿过铜环的磁通量的增加.

7.D　解析:由右手定则可判断出导线框进入磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a,导线框离开磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a.由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左,导线框离开磁场时,受到的安培力水平向左, D项正确.

8.AD　解析:若开关S闭合,由安培定则可知,左侧螺线管右端为N极,电子向M板偏转,说明M、N两板的电势φM>φN,即右侧螺线管中产生了流向M板的电流,由安培定则可知,右侧螺线管左端为N极,由楞次定律可知,左侧螺线管中电流增大, A、D两项正确.

9.解析:在接通电源的瞬间,螺线管中的磁场增加,穿过两边铝环的磁通量增加,产生感应电流,阻碍磁通量的增加,所以两环都向两边摆动,远离磁极以阻碍磁通量的增加.

答案:左　右

10.解析:题图(2)线圈中感应电流方向从上往下看顺时针,感应电流的磁场方向向下,而磁铁在线圈处产生的磁场方向向上,由楞次定律知线圈将向下运动,同理可判断(3)(4)两种情况.

答案:向下　右　N

11.解析:题中各图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线的情况,应用右手定则判断可得A中电流由b→a,B中电流沿a→c→b→a方向,C中电流由b→a.

答案:A:b→a　B:a→c→b→a　C:b→a

12.解析:从线框进入磁场到完全离开磁场的过程中,当线框bc边运动至磁场右边缘至ad边运动至磁场左边缘过程中无感应电流.

线框的位移为x=l-d

线框中没有感应电流的时间t==

答案:

13.解析:根据楞次定律按步骤判断如下:

当开关闭合瞬间:

①研究回路ABCD,穿过回路的原磁场由电流I产生,在回路ABCD中其磁场方向指向纸面外.

②接通瞬间,回路ABCD中的磁通量增加.

③由楞次定律得知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,指向纸内.

④由安培定则得知,感应电流方向为:A→D→C→B→A.

当开关断开瞬间:

①研究回路仍为闭合线圈ABCD,穿过回路的原磁场仍由I产生,由安培定则可知,在回路ABCD内的原磁场方向指向纸面外.

②开关断开时,穿过回路ABCD的原磁场的磁通量减小.

③由楞次定律可知,感应电流的磁场方向应和原磁场方向相同,即指向纸面外.

④由安培定则知,感应电流方向是A→B→C→D→A.

答案:闭合瞬间感应电流方向A→D→C→B→A;断开瞬间感应电流方向A→B→C→D→A.