高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应第一节 感应电流的方向教学演示课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应第一节 感应电流的方向教学演示课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，微思考，楞次定律，磁通量，原磁场方向，原磁场的磁通量，磁场方向，右手定则，磁感线，感应电流等内容，欢迎下载使用。

③科学探究：经过探究螺线管中感应电流方向的实验，记录、分析实验现象，交流讨论，归纳出普遍的规律；通过观察通电自感和断电自感时灯泡亮度的变化，认识自感现象．通过对感应电流等相关问题的科学探究，强调对实验现象和实验结果进行归纳推理，以此提升学生对实验结果定性和定量分析的能力．
④科学态度与责任：了解人类探究电磁感应现象的过程，体会并培养探究自然规律的科学态度和科学精神；参与实验、多角度分析和逐步明确归纳感应电流方向的过程，领略楞次定律的表述因高度抽象和概括而表现出的简洁美；让学生了解电磁感应定律、楞次定律等电磁学基本规律在生产、生活中的应用．对自然界有好奇心，具有探索的兴趣；知道物理学能解决人们生产、生活中的一些问题．
本章重点 ①电磁感应现象；②磁通量；③楞次定律；④法拉第电磁感应定律；⑤导线切割磁感线的电动势公式．本章难点 ①感应电动势；②自感；③涡流；④电磁驱动和电磁阻尼．
第一节　感应电流的方向
1．实验探究：将螺线管与电流表组成________回路，分别将N极和S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向如下．
影响感应电流方向的因素
2．分析(1)线圈内磁通量增加时的情况：(表内均填“向上”或“向下”)
(2)线圈内磁通量减少时的情况：(表内均填“向上”或“向下”)
3．实验结论(1)当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的增加．(2)当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的减少．
感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反吗？【答案】不一定，但感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．
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反向C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同【答案】C【解析】感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量，它和引起感应电流的磁场可以同向，也可以反向．
1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的________的变化．2．应用楞次定律的一般步骤(1)明确所研究的闭合回路，判断____________________．(2)判断闭合回路内________________的变化情况．(3)由楞次定律判断感应电流的__________．(4)根据感应电流的磁场方向，由________定则判断出感应电流的方向．
如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态．当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环怎样运动？【答案】将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中，两个环中均产生感应电流．根据楞次定律，感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动，所以两环均向左运动．靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个，可知两环间距变小．
(多选)如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁的运动可能是(　　)A．向下运动　B．向上运动C．向左运动　D．以上都不可能
【答案】BC【解析】由感应电流方向A→R→B，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下；由条形磁铁的磁感线分布知，螺线管内原磁场是向下的，故磁通量的变化过程是减少，即磁铁向上运动或向左、向右平移，所以B、C正确．
1．内容：伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让________从掌心进入，并使大拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是____________的方向．2．适用范围：适用于闭合电路部分导体___________产生感应电流的情况．
左手定则和右手定则中“四指所指的方向”表示的物理意义一样吗？【答案】不一样，左手定则中“四指所指的方向”为已知电流的方向，右手定则中“四指所指的方向”表示感应电流的方向．
(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　)A．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右
【答案】AC【解析】磁场方向向下，导体棒MN的运动方向向右，由右手定则，感应电流方向是N→M，再由左手定则，安培力水平向左，所以A、C正确．
1．因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
例1　如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上．小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止．则小车(　　)
A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcbaB．离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcdaC．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
【答案】D【解析】根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，A、B错误；因线圈与磁场等宽、等长，则穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，C错误；根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左，D正确
变式1　如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中(　　)A．始终有感应电流自a向b流过电流表ⒼB．始终有感应电流自b向a流过电流表ⒼC．先有a→Ⓖ→b方向的感应电流，后有b→Ⓖ→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流
【答案】C【解析】在条形磁铁进入螺线管过程中，闭合线圈中的磁通量增加，产生感应电流方向为a→Ⓖ→b；当条形磁铁完全进入螺线管，闭合线圈中的磁通量不变，无感应电流产生；在条形磁铁穿出螺线管过程中，闭合线圈中的磁通量减少，产生感应电流方向为b→Ⓖ→a, C正确．
“阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而是延缓了磁通量的变化过程． “阻碍”的表现形式(1)从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．(2)从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．
1．楞次定律与右手定则的比较
2．右手定则与左手定则的比较
例2　电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，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
【答案】D【解析】在磁铁自由下落，N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向下且在增大，根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针(由上向下看)，流过R的电流方向从b到a，电容器下极板带正电．D正确．
变式2　如图所示，两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．当P向右摆动的过程中，Q向哪个方向摆动？
【答案】P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看)，Q线圈下侧将受到向右的安培力作用，所以Q也会向右摆动．
楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判断，又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断．
判断感应电流方向的“四步法”
1．适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系．(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．
例3　下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)
【答案】A【解析】题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故A正确．
变式3　如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B．整个环中有顺时针方向的电流C．整个环中有逆时针方向的电流D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
【答案】D【解析】由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，D正确．
左、右手定则的区分(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用右手．(2)使用左手定则和右手定则时很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手． 闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向．
1．巧记楞次定律的用法
楞次定律与二次感应问题
2．电磁感应现象中的二次感应问题当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流阻碍磁通量的变化，我们称之为一次感应．当上一回路附近存在另一回路时，感应电流的磁场如果在该回路中再次产生感应电流，则称之为“二次感应”．要产生“二次感应”电流的条件是：第一次产生的感应电流是变化的，即变化的磁场产生感应电流，当感应电流变化时，就会在另一闭合回路中产生感应电流，就认为是“二次感应”问题．
例4　(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路．当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动【答案】BC
1．如图所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是(　　)A．导体棒中的电流方向由B→AB．电流表A1中的电流方向由F→EC．电流表A1中的电流方向由E→FD．电流表A2中的电流方向由D→C
【答案】B【解析】根据右手定则，电源内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，A、C错误，B正确．同理电流表A2中的电流方向由C→D，D错误．
2．(多选)如图所示，通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上，当N中的电流突然减小时，则(　　)A．金属环M有缩小的趋势B．金属环M有扩张的趋势C．螺线管N有缩短的趋势D．螺线管N有伸长的趋势
【答案】AD【解析】对通电螺线管，当通入的电流突然减小时，螺线管每匝间的相互吸引力也减小，所以各匝间距有增大趋势；对金属环M，穿过的磁通量也随之减少，由于它包围内外磁场，只有减小面积才能阻碍磁通量的减少，金属环M有缩小的趋势．A、D正确．
3．如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线OO′自由转动．转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动．下列说法正确的是(　　)A．铝框与磁极转动方向相反B．铝框始终与磁极转动的一样快C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的D．铝框是因为受到安培力而转动的
【答案】D【解析】根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，A、B错误；转动磁铁时，导致铝框的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致铝框转动，所以铝框是因为受到安培力而转动的，C错误，D正确．
4．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定的轴OO′无摩擦旋转，若分别加上如图(a)、(b)所示的匀强磁场，当同时让甲、乙以相同的初速度旋转时(　　)A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停D．无法判断两环停止旋转的先后
【答案】B【解析】由题图知，甲环旋转时没有感应电流产生，乙环旋转时切割磁感线，有感应电流产生，根据楞次定律，运动导体上的感应电流所受的磁场力(安培力)总是反抗(或阻碍)导体的运动，因此乙环先停下，B正确．
5．如图所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd.载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是(　　)A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离【答案】C
【解析】方法一：电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据楞次定律可知，回路产生逆时针方向电流；ab边电流方向向下，所受安培力向右，cd边电流方向向上，所受安培力向左，故ab和cd相向运动，C正确．方法二：电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据楞次定律可知，回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体棒要相向运动，相互靠近，C正确．
6．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1匀速运动到位置2.则(　　)A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
C．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向右D．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右