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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 感应电流的方向课堂教学ppt课件
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 感应电流的方向课堂教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了磁通量，能量守恒，磁感线，切割磁感线等内容，欢迎下载使用。
一、影响感应电流方向的因素1．填一填(1)实验探究方案
(2)探究电流计指针的偏转方向与通入电流方向的关系①实验电路②实验记录
(3)探究影响感应电流方向的因素①探究过程
②实验结论：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向 。2．判一判(1)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 ( )(2)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。 ( )(3)当穿过线圈的磁通量增多时，线圈中产生的电流方向一定相同。 ( )
3．想一想在通电直导线附近有一闭合线圈abcd，如图所示。当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的磁场方向。提示：垂直纸面向里。
二、楞次定律1．填一填(1)内容闭合回路中感应电流且有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化。(2)理解①电磁感应现象中各物理量之间的逻辑关系：
②对“阻碍”的理解：当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向 ，它的作用只是阻碍了磁通量的增加，并没有把磁通量增加这种行为 ，即“阻碍”并不是“阻断”。(3)能量观点①产生感应电流的过程是其他形式的能量转化为线圈中的电能，电能再转化为回路中的 的过程。②楞次定律是 定律在电磁感应现象中的体现。
2．判一判(1)感应电流的磁场方向可能与原磁场方向相同，也可能相反。( )(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。( )(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。( )3．想一想当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时，感应电流的效果是阻碍线圈或磁场的运动吗？提示：感应电流的效果是阻碍线圈与磁场间的相对运动。
三、右手定则1．填一填(1)内容 伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内。让 垂直穿入手心， 指向导体运动的方向，这时其余四指所指的方向就是感应电流的方向。(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。
2．判一判(1)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向。( )(2)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。( )(3)右手定则即右手螺旋定则。( )
3．选一选如图所示，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解析：由右手定则知ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，D正确。答案：D
探究(一) 用楞次定律判断感应电流的方向[问题驱动]如图表示一对同轴螺线管，图中螺线管A中的电流方向用“·”和“×”表示，请画出螺线管A的磁感线；如果螺线管A中的电流增大，则螺线管B中的感应电流是什么方向？提示：螺线管A产生的磁场方向如图所示；如果螺线管A中的电流增大，则螺线管B中产生的电流的方向上边垂直纸面向里，下边垂直纸面向外。
【重难释解】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
典例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．始终有自a向b的感应电流流过电流表GB．始终有自b向a的感应电流流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流
[解析] 条形磁铁内部磁场的方向是从S极指向N极，可知条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管的过程中磁场的方向都是向右的，当条形磁铁进入螺线管的时候，穿过螺线管的磁通量向右增大；当条形磁铁穿出螺线管时，穿过螺线管的磁通量向右减小，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出螺线管的过程中，感应电流的磁场方向分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流，选项C正确，A、B、D错误。[答案] C
使用楞次定律的解题步骤
【素养训练】1．根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是( )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解析：根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量。分析易知A、B、D项错误，C项正确。答案：C
2．(2020·江苏高考)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 ( )A．同时增大B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2
解析：当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。答案：B
3.如图所示，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的开关S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察( )A．a、c线圈中无感应电流针方向C．a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向D．a、c线圈中感应电流的方向相反解析：闭合S时，b线圈中电流沿逆时针方向，根据安培定则，穿过a线圈的磁场方向向上，磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下，由安培定则判断感应电流为顺时针方向，同理c线圈中的感应电流也为顺时针方向。故B正确，A、C、D错误。答案：B
探究(二) 右手定则的应用[问题驱动]法拉第圆盘发电机如图所示。半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度ω旋转，匀强磁场B竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为R的电阻。分析该发电机的工作原理，并确定流过电阻的电流方向。提示：将圆盘看作是由无数条沿半径方向的辐条组成的，圆盘转动时，辐条做切割磁感线运动，由右手定则可以判断，流过电阻R的电流方向为由b→a。
【重难释解】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
典例2 (多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′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，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( )A．感应电流的方向是N→MB．感应电流的方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右
[解析] 以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A、C正确。[答案] AC
右手定则的应用技巧(1)如果回路中的一部分导线做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。(2)如果导线不动，而磁场相对导线运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是导线相对磁场做切割磁感线运动的方向。
【素养训练】1．如图所示，磁场中有一导线MN与“ ”形光滑的金属框组成闭合电路，当导线向右运动时，下列说法正确的是 ( )A．电路中有顺时针方向的电流B．电路中有逆时针方向的电流C．导线的N端相当于电源的正极D．电路中无电流产生
解析：根据右手定则，由题意可知，当导线向右运动时，产生的感应电流方向由N端经过导线到M端，因此电路中有逆时针方向的感应电流，故A、D错误，B正确；由上分析可知，电源内部的电流方向由负极到正极，因此N端相当于电源的负极，故C错误。答案：B
2．如图所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L(L＞d)的匀强磁场区域到达位置B，则( )A．整个过程，线圈中始终有感应电流B．整个过程，线圈中始终没有感应电流C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，有感应电流，方向都是逆时针方向D．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中， 感应电流的方向为顺时针方向
解析：在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，选项A、B错误；由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场过程中，感应电流沿顺时针方向，选项C错误，D正确。答案：D
3．如图所示，金属棒AB原来处于静止状态(悬挂)。由于CD棒的运动，导致AB棒向右摆动，则CD棒( )A．向右平动 B．向左平动C．向里平动 D．向外平动
解析：若CD棒水平向右运动或水平向左运动，则运动方向与磁场方向平行，闭合回路中没有感应电流产生，则AB棒不会受安培力作用，不会运动，故A、B错误；若CD棒垂直纸面向里平动，由右手定则判断感应电流由A到B，由左手定则判断AB棒受力向左，则AB棒将向左摆动，与题干不符，故C错误；若CD棒垂直纸面向外平动，由右手定则判断感应电流由B到A，由左手定则判断AB棒受力向右，则AB棒将向右摆动，故D正确。答案：D
探究(三) 楞次定律的应用[问题驱动]如图甲所示，磁铁插入线圈，电流表指针偏转；如图乙所示，磁铁靠近闭合金属圆环，圆环远离磁铁。请解释图中“阻碍”的表现形式。提示：甲图“增反减同”，乙图“来拒去留”。
【重难释解】1．楞次定律的一般表述感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”。2．“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“阻碍”(增缩减扩)。(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。
典例3 四根同样光滑的细铝杆a、b、c、d放在同一水平桌面上，其中c、d固定，a、b静止地放在c、d杆上，接触良好，O点为回路中心，如图所示，当条形磁铁的一端从O点正上方迅速插向回路时，a、b两杆将( )A．保持不动B．分别远离O点C．分别向O点靠近D．因不知磁极的极性，故无法判断
[解析] 可以假设磁铁的下端为N极，当条形磁铁插入回路之间时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律判断出回路中产生感应电流的方向为逆时针方向(俯视)，再依据左手定则判断出a杆受到安培力将向右运动，b杆受到安培力将向左运动，可知a、b两杆将分别向O点靠近。然后再假设磁铁的下端为S极，用同样的方法判断可知a、b两杆也分别向O点靠近。本题也可根据楞次定律中“阻碍”的表现形式——“增缩减扩”，可知当条形磁铁插入回路时，穿过回路的磁通量增大，a、b两杆将分别向O点靠近。故C正确。[答案] C
【素养训练】1．(2020·全国卷Ⅲ) 如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( )A．拨至M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
解析：将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。答案：B
2．（2022·广州高二检测）航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是 ( )A．闭合开关S的瞬间，从右侧看环中产生沿顺时针方向的感应电流B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势C．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去D．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射
解析：在闭合开关S的瞬间，线圈产生向右的磁场，穿过金属环向右的磁通量增大，则由楞次定律可知，金属环的感应电流从右侧看为顺时针方向，且金属环的面积有缩小的趋势，故A正确、B错误；若金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，根据楞次定律可得，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，故D错误。答案：A
3.如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，导线框的运动情况是( )A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动的方向解析：根据楞次定律的广义“阻碍”作用，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，外电路的总电阻增大，通过电磁铁的电流减小，穿过导线框ab的磁通量减少，为了阻碍磁通量减少，只能增大穿过导线框的有效面积，ab必做顺时针方向转动，故C正确。分析过程并未涉及电源的极性，所以结论与电源的极性无关。答案：C
探究(四) 实验：探究影响感应电流方向的因素【重难释解】1．实验目的(1)探究感应电流方向与哪些因素有关。(2)学习利用电流计判断感应电流方向的方法。2．实验器材电流计、干电池、开关、保护电阻、导线、螺线管、条形磁铁。3．实验原理将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素。
4．实验步骤实验装置示意图(1)先明确电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系。(2)观察螺线管上漆包线的绕向。(3)将电流计与螺线管按如图所示连接好，依次完成以下实验操作，记录观察到的电流计指针偏转情况，填入表中。①把条形磁铁的N极插入螺线管，稍做停留，再从螺线管中拔出；②把条形磁铁的S极插入螺线管，稍做停留，再从螺线管中拔出。
5．数据分析将实验中获得的信息填入下表中。请根据实验信息，形成结论。
典例4 在探究影响感应电流方向的因素的实验中所用器材如图所示。它们是：①电流计；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)。(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。(2)若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关刚刚闭合时电流计指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流计指针将________(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
[解析] (1)该实验为探究影响感应电流方向的因素的实验，电流计与副线圈B的两个接线柱连接，构成回路；原线圈A与滑动变阻器、开关、直流电源构成回路，然后依次连接如图所示。(2)在开关刚闭合时，回路中的电流增大，原线圈中电流产生的磁场增大，所以副线圈中的磁通量增多，此时电流计指针右偏；开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，接入电路的有效电阻增大，所以回路中的电流减小，原线圈中的电流产生的磁场减小，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针向左偏。[答案] (1)见解析图 (2)左偏
【素养训练】1．下面四幅图是用来“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图。灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是 ( )A．该实验无需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系B．该实验无需记录磁铁在线圈中的磁场方向C．该实验必需保持磁铁运动的速率不变D．该实验必需记录感应电流产生的磁场方向
解析：该实验需要确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系才能知道产生的感应电流的具体的方向，选项A错误；该实验需要记录磁铁在线圈中的磁场方向，才能得到磁场的变化与感应电流的方向关系，选项B错误；该实验无需保持磁铁运动的速率不变，选项C错误；该实验必需记录感应电流产生的磁场方向，这样才能知道感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系，选项D正确。答案：D
2.用如图所示的装置做“影响感应电流方向的因素”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为_________(选填“从a到b”或“从b到a”)。当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量________(选填“变化”或“不变”)，______(选填“能”或“不能”)产生电流。
解析：磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据安培定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为从b到a；当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流。答案：从b到a 不变 不能
一、培养创新意识和创新思维1．(选自鲁科版新教材“迷你实验室”) 如图所示，将内径一样的铝管(或铜管)和塑料管竖直放置在垫有毛巾的桌面上方，从同一高度同时释放两块磁性很强的磁体，一块从铝管内下落，另一块从塑料管内下落。进入铝管的磁体将会滞后一段时间落到桌面。做一做，并说明这是为什么。提示：强磁体在铝管中下落时，铝管中的磁通量发生变化，产生感应电流，阻碍强磁体下落，而塑料管为绝缘体，无感应电流产生，强磁体将做自由落体运动，故铝管中的强磁体将会滞后一段时间落到桌面。
二、注重学以致用和思维建模2．(多选)如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线骑行，该处磁场的水平分量方向由南向北，竖直分量方向竖直向下。自行车车把为直把、金属材质，且带有绝缘把套，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应现象，下列结论正确的是( )A．图示位置中辐条A点电势比B点电势低B．图示位置中辐条A点电势比B点电势高C．自行车左车把的电势比右车把的电势高D．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车右车把电势高
解析：自行车从东往西行驶时，辐条切割该处磁场水平分量的磁感线，根据右手定则判断可知，题图示位置中辐条A点电势比B点电势低，故A正确，B错误；自行车车把切割该处磁场竖直分量方向的磁感线，由右手定则知，左车把的电势比右车把的电势高，故C正确；自行车左拐改为南北骑向时，自行车车把仍切割该处磁场竖直分量方向的磁感线，由右手定则可知左车把的电势仍然高于右车把的电势，D错误。答案：AC
3.如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害，关于该装置，下列说法正确的是 ( )A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中B．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
解析：若电梯突然坠落，线圈中会产生感应电流，感应电流会阻碍电梯与井壁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能使电梯停在空中，故A错误；当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A、B中感应电流方向相反，故B正确；结合B项的分析可知，当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误。答案：B
4.现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个 绕有线圈的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )A．一直从右向左B．一直从左向右C．先从右向左，后从左向右D．先从左向右，后从右向左
一、影响感应电流方向的因素1．填一填(1)实验探究方案
(2)探究电流计指针的偏转方向与通入电流方向的关系①实验电路②实验记录
(3)探究影响感应电流方向的因素①探究过程
②实验结论：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向 。2．判一判(1)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 ( )(2)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。 ( )(3)当穿过线圈的磁通量增多时，线圈中产生的电流方向一定相同。 ( )
3．想一想在通电直导线附近有一闭合线圈abcd，如图所示。当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的磁场方向。提示：垂直纸面向里。
二、楞次定律1．填一填(1)内容闭合回路中感应电流且有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化。(2)理解①电磁感应现象中各物理量之间的逻辑关系：
②对“阻碍”的理解：当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向 ，它的作用只是阻碍了磁通量的增加，并没有把磁通量增加这种行为 ，即“阻碍”并不是“阻断”。(3)能量观点①产生感应电流的过程是其他形式的能量转化为线圈中的电能，电能再转化为回路中的 的过程。②楞次定律是 定律在电磁感应现象中的体现。
2．判一判(1)感应电流的磁场方向可能与原磁场方向相同，也可能相反。( )(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。( )(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。( )3．想一想当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时，感应电流的效果是阻碍线圈或磁场的运动吗？提示：感应电流的效果是阻碍线圈与磁场间的相对运动。
三、右手定则1．填一填(1)内容 伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内。让 垂直穿入手心， 指向导体运动的方向，这时其余四指所指的方向就是感应电流的方向。(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。
2．判一判(1)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向。( )(2)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。( )(3)右手定则即右手螺旋定则。( )
3．选一选如图所示，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解析：由右手定则知ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，D正确。答案：D
探究(一) 用楞次定律判断感应电流的方向[问题驱动]如图表示一对同轴螺线管，图中螺线管A中的电流方向用“·”和“×”表示，请画出螺线管A的磁感线；如果螺线管A中的电流增大，则螺线管B中的感应电流是什么方向？提示：螺线管A产生的磁场方向如图所示；如果螺线管A中的电流增大，则螺线管B中产生的电流的方向上边垂直纸面向里，下边垂直纸面向外。
【重难释解】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
典例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．始终有自a向b的感应电流流过电流表GB．始终有自b向a的感应电流流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流
[解析] 条形磁铁内部磁场的方向是从S极指向N极，可知条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管的过程中磁场的方向都是向右的，当条形磁铁进入螺线管的时候，穿过螺线管的磁通量向右增大；当条形磁铁穿出螺线管时，穿过螺线管的磁通量向右减小，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出螺线管的过程中，感应电流的磁场方向分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流，选项C正确，A、B、D错误。[答案] C
使用楞次定律的解题步骤
【素养训练】1．根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是( )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解析：根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量。分析易知A、B、D项错误，C项正确。答案：C
2．(2020·江苏高考)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 ( )A．同时增大B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2
解析：当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。答案：B
3.如图所示，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的开关S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察( )A．a、c线圈中无感应电流针方向C．a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向D．a、c线圈中感应电流的方向相反解析：闭合S时，b线圈中电流沿逆时针方向，根据安培定则，穿过a线圈的磁场方向向上，磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下，由安培定则判断感应电流为顺时针方向，同理c线圈中的感应电流也为顺时针方向。故B正确，A、C、D错误。答案：B
探究(二) 右手定则的应用[问题驱动]法拉第圆盘发电机如图所示。半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度ω旋转，匀强磁场B竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为R的电阻。分析该发电机的工作原理，并确定流过电阻的电流方向。提示：将圆盘看作是由无数条沿半径方向的辐条组成的，圆盘转动时，辐条做切割磁感线运动，由右手定则可以判断，流过电阻R的电流方向为由b→a。
【重难释解】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
典例2 (多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′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，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( )A．感应电流的方向是N→MB．感应电流的方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右
[解析] 以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A、C正确。[答案] AC
右手定则的应用技巧(1)如果回路中的一部分导线做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。(2)如果导线不动，而磁场相对导线运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是导线相对磁场做切割磁感线运动的方向。
【素养训练】1．如图所示，磁场中有一导线MN与“ ”形光滑的金属框组成闭合电路，当导线向右运动时，下列说法正确的是 ( )A．电路中有顺时针方向的电流B．电路中有逆时针方向的电流C．导线的N端相当于电源的正极D．电路中无电流产生
解析：根据右手定则，由题意可知，当导线向右运动时，产生的感应电流方向由N端经过导线到M端，因此电路中有逆时针方向的感应电流，故A、D错误，B正确；由上分析可知，电源内部的电流方向由负极到正极，因此N端相当于电源的负极，故C错误。答案：B
2．如图所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L(L＞d)的匀强磁场区域到达位置B，则( )A．整个过程，线圈中始终有感应电流B．整个过程，线圈中始终没有感应电流C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，有感应电流，方向都是逆时针方向D．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中， 感应电流的方向为顺时针方向
解析：在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，选项A、B错误；由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场过程中，感应电流沿顺时针方向，选项C错误，D正确。答案：D
3．如图所示，金属棒AB原来处于静止状态(悬挂)。由于CD棒的运动，导致AB棒向右摆动，则CD棒( )A．向右平动 B．向左平动C．向里平动 D．向外平动
解析：若CD棒水平向右运动或水平向左运动，则运动方向与磁场方向平行，闭合回路中没有感应电流产生，则AB棒不会受安培力作用，不会运动，故A、B错误；若CD棒垂直纸面向里平动，由右手定则判断感应电流由A到B，由左手定则判断AB棒受力向左，则AB棒将向左摆动，与题干不符，故C错误；若CD棒垂直纸面向外平动，由右手定则判断感应电流由B到A，由左手定则判断AB棒受力向右，则AB棒将向右摆动，故D正确。答案：D
探究(三) 楞次定律的应用[问题驱动]如图甲所示，磁铁插入线圈，电流表指针偏转；如图乙所示，磁铁靠近闭合金属圆环，圆环远离磁铁。请解释图中“阻碍”的表现形式。提示：甲图“增反减同”，乙图“来拒去留”。
【重难释解】1．楞次定律的一般表述感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”。2．“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“阻碍”(增缩减扩)。(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。
典例3 四根同样光滑的细铝杆a、b、c、d放在同一水平桌面上，其中c、d固定，a、b静止地放在c、d杆上，接触良好，O点为回路中心，如图所示，当条形磁铁的一端从O点正上方迅速插向回路时，a、b两杆将( )A．保持不动B．分别远离O点C．分别向O点靠近D．因不知磁极的极性，故无法判断
[解析] 可以假设磁铁的下端为N极，当条形磁铁插入回路之间时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律判断出回路中产生感应电流的方向为逆时针方向(俯视)，再依据左手定则判断出a杆受到安培力将向右运动，b杆受到安培力将向左运动，可知a、b两杆将分别向O点靠近。然后再假设磁铁的下端为S极，用同样的方法判断可知a、b两杆也分别向O点靠近。本题也可根据楞次定律中“阻碍”的表现形式——“增缩减扩”，可知当条形磁铁插入回路时，穿过回路的磁通量增大，a、b两杆将分别向O点靠近。故C正确。[答案] C
【素养训练】1．(2020·全国卷Ⅲ) 如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( )A．拨至M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
解析：将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。答案：B
2．（2022·广州高二检测）航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是 ( )A．闭合开关S的瞬间，从右侧看环中产生沿顺时针方向的感应电流B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势C．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去D．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射
解析：在闭合开关S的瞬间，线圈产生向右的磁场，穿过金属环向右的磁通量增大，则由楞次定律可知，金属环的感应电流从右侧看为顺时针方向，且金属环的面积有缩小的趋势，故A正确、B错误；若金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，根据楞次定律可得，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，故D错误。答案：A
3.如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，导线框的运动情况是( )A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动的方向解析：根据楞次定律的广义“阻碍”作用，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，外电路的总电阻增大，通过电磁铁的电流减小，穿过导线框ab的磁通量减少，为了阻碍磁通量减少，只能增大穿过导线框的有效面积，ab必做顺时针方向转动，故C正确。分析过程并未涉及电源的极性，所以结论与电源的极性无关。答案：C
探究(四) 实验：探究影响感应电流方向的因素【重难释解】1．实验目的(1)探究感应电流方向与哪些因素有关。(2)学习利用电流计判断感应电流方向的方法。2．实验器材电流计、干电池、开关、保护电阻、导线、螺线管、条形磁铁。3．实验原理将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素。
4．实验步骤实验装置示意图(1)先明确电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系。(2)观察螺线管上漆包线的绕向。(3)将电流计与螺线管按如图所示连接好，依次完成以下实验操作，记录观察到的电流计指针偏转情况，填入表中。①把条形磁铁的N极插入螺线管，稍做停留，再从螺线管中拔出；②把条形磁铁的S极插入螺线管，稍做停留，再从螺线管中拔出。
5．数据分析将实验中获得的信息填入下表中。请根据实验信息，形成结论。
典例4 在探究影响感应电流方向的因素的实验中所用器材如图所示。它们是：①电流计；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)。(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。(2)若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关刚刚闭合时电流计指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流计指针将________(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
[解析] (1)该实验为探究影响感应电流方向的因素的实验，电流计与副线圈B的两个接线柱连接，构成回路；原线圈A与滑动变阻器、开关、直流电源构成回路，然后依次连接如图所示。(2)在开关刚闭合时，回路中的电流增大，原线圈中电流产生的磁场增大，所以副线圈中的磁通量增多，此时电流计指针右偏；开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，接入电路的有效电阻增大，所以回路中的电流减小，原线圈中的电流产生的磁场减小，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针向左偏。[答案] (1)见解析图 (2)左偏
【素养训练】1．下面四幅图是用来“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图。灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是 ( )A．该实验无需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系B．该实验无需记录磁铁在线圈中的磁场方向C．该实验必需保持磁铁运动的速率不变D．该实验必需记录感应电流产生的磁场方向
解析：该实验需要确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系才能知道产生的感应电流的具体的方向，选项A错误；该实验需要记录磁铁在线圈中的磁场方向，才能得到磁场的变化与感应电流的方向关系，选项B错误；该实验无需保持磁铁运动的速率不变，选项C错误；该实验必需记录感应电流产生的磁场方向，这样才能知道感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系，选项D正确。答案：D
2.用如图所示的装置做“影响感应电流方向的因素”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为_________(选填“从a到b”或“从b到a”)。当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量________(选填“变化”或“不变”)，______(选填“能”或“不能”)产生电流。
解析：磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据安培定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为从b到a；当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流。答案：从b到a 不变 不能
一、培养创新意识和创新思维1．(选自鲁科版新教材“迷你实验室”) 如图所示，将内径一样的铝管(或铜管)和塑料管竖直放置在垫有毛巾的桌面上方，从同一高度同时释放两块磁性很强的磁体，一块从铝管内下落，另一块从塑料管内下落。进入铝管的磁体将会滞后一段时间落到桌面。做一做，并说明这是为什么。提示：强磁体在铝管中下落时，铝管中的磁通量发生变化，产生感应电流，阻碍强磁体下落，而塑料管为绝缘体，无感应电流产生，强磁体将做自由落体运动，故铝管中的强磁体将会滞后一段时间落到桌面。
二、注重学以致用和思维建模2．(多选)如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线骑行，该处磁场的水平分量方向由南向北，竖直分量方向竖直向下。自行车车把为直把、金属材质，且带有绝缘把套，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应现象，下列结论正确的是( )A．图示位置中辐条A点电势比B点电势低B．图示位置中辐条A点电势比B点电势高C．自行车左车把的电势比右车把的电势高D．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车右车把电势高
解析：自行车从东往西行驶时，辐条切割该处磁场水平分量的磁感线，根据右手定则判断可知，题图示位置中辐条A点电势比B点电势低，故A正确，B错误；自行车车把切割该处磁场竖直分量方向的磁感线，由右手定则知，左车把的电势比右车把的电势高，故C正确；自行车左拐改为南北骑向时，自行车车把仍切割该处磁场竖直分量方向的磁感线，由右手定则可知左车把的电势仍然高于右车把的电势，D错误。答案：AC
3.如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害，关于该装置，下列说法正确的是 ( )A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中B．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
解析：若电梯突然坠落，线圈中会产生感应电流，感应电流会阻碍电梯与井壁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能使电梯停在空中，故A错误；当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A、B中感应电流方向相反，故B正确；结合B项的分析可知，当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误。答案：B
4.现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个 绕有线圈的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )A．一直从右向左B．一直从左向右C．先从右向左，后从左向右D．先从左向右，后从右向左
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