高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册楞次定律教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册楞次定律教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了电磁感应，实验演示，实验准备，实验展示，磁通量的增加，磁通量的减小，楞次定律，“阻碍”不是相反，“阻碍”不是阻止，“来拒去留”等内容，欢迎下载使用。
只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生.
（1）电路闭合（2）磁通量发生变化
产生感应电流的条件是：
为什么磁铁在铝管中下降得更慢呢？
如何判定感应电流的方向呢？
实验器材：条形磁铁、螺线管、灵敏电流计
如何判断感应电流的方向
猜想与假设： 你认为感应电流的方向可能与哪些因素有关?
探究影响感应电流方向的因素
将条形磁铁插入线圈、拔出线圈，观察电流表的指针偏转方向是否相同？
“+”接线柱流入向_______偏“—”接线柱流入向_______偏
左进左偏 右进右偏
结论：电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏。
找出灵敏电流计中指针偏转方向和电流方向的关系
为什么在线圈内有电流？
插入和拔出磁铁时，电流方向一样吗？
如何判断出感应电流的方向呢？
感应电流是由闭合回路的磁通量的变化产生的，那么感应电流的方向与磁通量的增加或减小有什么关系？
内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
理解：①谁起阻碍作用—————②阻碍的是什么—————③怎样阻碍———————④阻碍的结果怎样————
减缓原磁场的磁通量的变化
对楞次定律中“阻碍”二字的理解？
“阻碍”既不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁场的磁通量，而是指感应电流的磁场阻碍原来磁场磁通量的增加或减少。 “阻碍”不是阻止，不仅有反抗的意思，而且有补偿的意思，对于磁通量的增加是反抗，对于磁通量的减少是补偿。
“增反减同”： Φ原 增加， B感和B原方向相反， Φ原 减少，B感和B原方向相同
阻碍不是阻止，只是延缓原磁通量的变化
从能量守恒角度看楞次定律:
“阻碍”的作用，是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能。
楞次(1804～1865)俄国物理学家和地球物理学家.16岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学,26岁当选为俄国科学院候补院士,30岁时升为正式院士,并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长.
学生中的“物理学家”　　楞次在中学时期就酷爱物理学，成绩突出。1820年他以优异成绩考入杰普特大学，学习自然科学。1823年他还在三年级读书，就因为物理成绩优秀被校方选中，以物理学家的身分参加了环球考察。1828年2月16日，楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报，由于报告生动、出色，被接收为科学院研究生。
从另一个角度认识楞次定律
在下面四个图中标出线圈上的N、S极
感应电流的效果总是阻碍导体和引起感应电流的磁体间的相对运动
分析下列情境中，线圈的感应电流方向和受到安培力的方向
来拒去留来拒:磁铁接近线圈,线圈阻碍磁通量增大,远离磁铁.去留:磁铁远离线圈,线圈阻碍磁通量减小,靠近磁铁.
当磁体靠近线圈时，试分析为什么会有“来拒去留”的相互作用力，并分析说明线圈是否还有某种形变趋势？
楞次定律拓展性描述：电磁感应现象中，感应电流受安培力作用而产生的运动与形变都朝着阻碍磁通量的变化趋势进行。
感应电流受安培力的作用效果：
分析下列情境中，金属框中的感应电流方向和导体棒AB和EF受到安培力的方向
增缩减扩增缩:线圈内磁通量增加,线圈阻碍磁通量的增加,缩小面积减扩:线圈内磁通量减小,线圈阻碍磁通量的减小,扩大面积
楞次定律：阻碍磁通量的变化(“维持”原有的磁通量)楞次定律中“阻碍”的主要表现形式：1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；2)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；3)阻碍相对运动——“来拒去留”。
例1、法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
合上开关时，线圈N中磁感线：
开关断开瞬间，线圈N中磁通量减少！
感应电流的磁场应阻碍磁通量减少，所以：
根据右手螺旋定则，线圈N中感应电流方向，如图
明确研究的对象是哪一个闭合电路
应用楞次定律判定感应电流方向的思路
如图A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，用磁铁的任一极去接近A环，会产生什么现象？把磁铁从A环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离B环，又会发生什么现象？解释所发生的现象。
①铝环产生感应电流，铝环中的感应电流产生了磁场从而产生相互排斥的现象。
②产生相互吸引的现象。
例、一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ.在这个过程中,线圈中感应电流( )A.沿abcd流动 B.沿dcba流动C.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,从Ⅱ到Ⅲ是 沿 abcd 流动
如图所示，条形磁铁水平放置，金属圆环环面水平，从条形磁铁附近自由释放，分析下落过程中圆环中的电流方向。（俯视图）
如图所示，在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的右侧平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。请判断，线圈在向哪个方向移动？
载流直导线一侧磁感线分布：
由线圈中感应电流的方向：
楞次定律——感应电流磁场应阻碍磁通量变化
当闭合导体的一部分做切割磁感线的运动时，怎样判断感应电流的方向?
假定导体棒AB向右运动
1、我们研究的是哪个闭合电路?
2、穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小?
3、感应电流的磁场应该是沿哪个方向?
4、导体棒AB中的感应电流沿哪个方向?
1．判定方法：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂直进入，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
2．适用范围：适用于闭合电路一部分导线切割磁感线产生感应电流的情况。
【典例3】在图中CDEF是金属框，框内有垂直纸面向内的匀强磁场，当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断ABCD和ABFE两个电路中感应电流的方向.我们能不能用这两个电路中的任一个来判定导体AB中感应电流的方向？
【答案】：ABCD中感应电流方向：A→B→C→D→A
ABFE中感应电流方向：A→B→F→E→A
AB中感应电流方向：A→B
互动探究：上题中，我们能不能用右手定则来判定导体AB中感应电流的方向？
本题中能用任一个电路判定AB中感应电流方向
『判一判』(1)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。(　　)(2)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。(　　)(3)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。(　　)(4)楞次定律表明感应电流的效果总与引起感应电流的原因对抗。(　　)(5)因动而生电，可以用右手定则来判定感应电流的方向。(　　)
右手定则与左手定则的比较
在如图所示的情境中，试分析：1）导体棒AB中的感应电流沿哪个方向?2）A、B两端哪端电势高？E、F 两端哪端电势高？3）导体棒AB受到的安培力方向？4）安培力方向做正功还是负功？安培力做功使哪两种能量发生转化？
产生感应电动势那部分导体相当于电源
F安做负功使动能转化为电能
1、楞次定律适用范围广，右手定则只适用于一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时。“右手定则”是“楞次定律”的特例。
2、在判断由导体切割磁感线产生的感应电流时，右手定则比楞次定律更方便。
★楞次定律与右手定则的比较
【例题1】关于对楞次定律的理解,下面说法中正确的是（ ）A．感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化B．感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相同C．感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相反D．感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同，也可以相反
【解析】根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化，A项正确；感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反，在磁通量减小时与原磁场方向相同，B、C项错误，D项正确.【答案】D
【解析】感应电流的磁场阻碍的是磁通量的变化，而不是磁场本身，故B对，D错；阻碍并不是阻止，只是延缓了变化，最终结果不受影响，故A、C错． 【答案】B
【例题2】根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定（ ）A．阻止引起感应电流的磁通量变化B．阻碍引起感应电流的磁通量变化C．使电路磁通量为零D．阻碍引起感应电流的磁场
【例题3】(多选)在电磁感应现象中，下列说法中错误的是(　 　)A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流C．闭合线框放在变化的磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流D．感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反
【解析】由楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化，并不一定与原磁场方向相反，故选项A正确，选项D错误；若闭合线框平行于磁场放置，则无论是磁场变化，还是线框做切割磁感线的运动，穿过闭合线框的磁通量都不变，都不会有感应电流产生，所以选项B、C均错．故选B、C、D.【答案】BCD
【例题4】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断(　　)
A.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央B.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向C.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向 左偏转D.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能 引起电流计指针向右偏转
【解析】由题意可知滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，线圈A中的电流发生改变，则其磁场发生改变，此时线圈B中磁通量发生改变，线圈B中产生了感应电流使指针向右或向左偏转，选项A错误；因为由题意无需确切知道线圈A、B的绕行方向，选项B错误；由于将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，线圈A中的电流减小，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，当线圈A向上移动，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减弱，线圈B中产生了感应电流能引起电流计指针向右偏转，选项C错误；线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，则其磁场减小，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，选项D正确。【答案】D
【例题5】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
【解析】根据右手定则，导体棒内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，选项A、C错误，B正确，同理电流表A2中的电流方向由C→D，选项D错误。【答案】B
A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g
【例题6】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)
【解析】方法一：假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向，安培力使P、Q相互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确。方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，根据“增缩减扩”和“来拒去留”，可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。 答案：AD
【例题7】小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图所示.其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向.则下列判断正确的是（ ）A.甲图磁铁正在向下运动B.乙图磁铁正在向上运动C.丙图磁铁正在向上运动D.丁图磁铁正在向上运动
【解析】根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定则可知，甲和丙中的线圈上端为感应电流磁场的S极，乙和丁中的线圈上端为N极，由楞次定律的“阻碍”含义知，甲和丁图中磁铁正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，故选项A、B、C错误，D正确.
【例题8】(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是（ ）
【解析】A图中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C正确；D图中感应电流方向应垂直纸面向外.
【例】两根相互平行的金属导轨水平放置于图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F 作用下向右运动时，下列正确的是(　) A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D C．磁场对导体棒CD的作用力向左 D．磁场对导体棒AB的作用力向左
无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．
“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．
【例】如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法中正确的是(　　)
A．当ab棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当ab棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当ab棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当ab棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
【例】如图水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，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
【例】如图所示，水平桌面上固定一通电直导线，电流方向如图，且电流逐渐增大，导线右侧有一金属导线制成的圆环，且圆环始终静止在水平桌面上，则（　　）A．圆环中产生顺时针方向的感应电流B．圆环中产生恒定的感应电流C．圆环有扩张的趋势D．圆环受到水平向左的摩擦力
【例】如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～T/2时间内，直导线中电流方向向上，下列说法正确的是（　　）A．0～T/2时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有收缩趋势B．0～T/2时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有扩张趋势C．T/2～T时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有扩张趋势D．T/2～T时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有收缩趋势
8．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（　 　）A．在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高B．在t3～t4时间内，L有扩张趋势C．在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流