25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：2.1 楞次定律

第1节　楞次定律第二章　电磁感应1.通过实验探究影响感应电流方向的因素,归纳感应电流的方向与磁通量变化之间的关系。2.理解楞次定律中“阻碍”的含义,能熟练运用楞次定律判断感应电流的方向。3.能熟练运用右手定则判断感应电流的方向。学习目标知识点1知识点二　楞次定律知识点一　实验:探究影响感应电流方向的因素知识点三　右手定则知识点一　实验:探究影响感应电流方向的因素一、问题的提出如图所示,条形磁体的N极或S极插入或抽出闭合线圈时,两种情况下电流表的指针发生了偏转,但两种情况下偏转方向不同,这说明感应电流的方向不同。那么感应电流的方向与哪些因素有关呢?二、实验原理1.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,找出感应电流的方向。2.通过实验,观察分析原磁场方向和磁通量的变化,记录感应电流的方向,然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。三、实验器材条形磁体,螺线管,________,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池盒。电流表四、实验探究1.探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。实验电路如图甲、乙所示。结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏(指针偏转方向应由实验得出,并非所有电流表都是这样的)。2.探究条形磁体插入或抽出线圈时感应电流的方向(1)按如图所示连接电路,明确螺线管的绕线方向。(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向上抽出线圈的实验。①条形磁体插入线圈,线圈内磁通量增大(如图甲、乙所示)逆时针顺时针②条形磁体从线圈中抽出,线圈内磁通量减小(如图丙、丁所示)顺时针逆时针五、实验结论1.甲、乙两种情况:当穿过线圈的磁通量______时,感应电流的磁场与磁体的磁场方向______,阻碍磁通量的______。2.丙、丁两种情况:当穿过线圈的磁通量______时,感应电流的磁场与磁体的磁场方向______,阻碍磁通量的______。3.结论:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。增大相反增加减小相同减少六、注意事项1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时,要用试触法并注意减小电流强度,防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。2.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。3.实验前设计好表格,并明确线圈的绕线方向。4.按照控制变量的思想进行实验。5.完成一种操作后,等电流计指针回零后再进行下一步操作。例1 (1)如图甲所示为某实验小组探究影响感应电流方向的因素的实验装置,关于实验过程中应该注意的事项和实验现象,以下说法正确的是　　　　。 A.实验前应该先仔细观察,弄清线圈的绕向B.开关闭合后,将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小,会观察到电流计指针不发生偏转C.开关闭合后,线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反D.开关闭合与断开瞬间,电流计指针都会偏转,但偏转方向相同解析　探究影响感应电流方向的因素的实验,实验前要仔细观察,弄清楚线圈绕向,搞清线圈电流方向与电流计指针偏转方向的关系,故A正确;开关闭合后,将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小,导致穿过线圈B的磁通量变化,从而产生感应电流,会观察到电流计指针发生偏转,故B错误;开关闭合后线圈A从线圈B中拔出和插入过程中,穿过线圈B的磁通量变化不同,前者减小,后者增大,依据感应电流的磁场阻碍磁通量变化,会观察到电流计指针偏转方向相反,故C正确;开关闭合与断开瞬间,穿过线圈B的磁通量都会变化且变化不同,开关闭合瞬间磁通量增大,断开瞬间磁通量减小,依据感应电流的磁场阻碍磁通量变化,会观察到电流计指针偏转,而且偏转方向不同,故D错误。答案　AC(2)如图乙所示,当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后,将上端为S极的磁体插入线圈中,电流计指针偏转的方向应为偏向　　　　接线柱(选填“正”或“负”)。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈的磁体下端的磁极为　　　　极(选填“N”或“S”)。 解析　当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转,若将上端为S极的磁体插入线圈中,原磁场方向向下且磁通量增大,根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知,感应电流的磁场方向向上,根据安培定则可知感应电流从电流计正接线柱流入,故指针偏向正接线柱一侧;根据图丙中电流计指针偏向负接线柱一侧,可知感应电流是从负接线柱流入电流计的,根据安培定则,可知感应电流的磁场方向向下,因条形磁体向下运动,磁通量增大,根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化,可知原磁场方向向上,则插入线圈磁体下端的磁极为S极。答案　正　S训练1 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。(1)将图中所缺导线补充完整。(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中,电流计指针将　　　　　　(选填“向左偏”或“向右偏”),A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,电流计指针将　　　　(选填“向左偏”或“向右偏”)。 (3)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是　　　　(填图中仪器的字母)。 答案　(1)见解析图　(2)向右偏　向左偏　(3)B解析　(1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可,连接图如图所示。(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,说明穿过B线圈的磁通量增加,电流计指针向右偏,合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中时,穿过B线圈的磁通量增加,灵敏电流计指针将向右偏;A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,线圈A中电流减小,穿过B线圈的磁通量减少,电流计指针将向左偏。(3)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是线圈B。知识点二　楞次定律1.内容: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.楞次定律中的因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,闭合回路中磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果。阻碍磁通量的变化3.对“阻碍”的理解4.从能量角度理解楞次定律把磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力都必须做________,做功过程中消耗的______能转化为感应电流的____能。5.“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的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,在转化过程中,总能量是守恒的。常见的情况有:(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)。机械功机械电【思考判断】(1)感应电流的磁场总是阻止原磁通量的变化。( )(2)感应电流的磁场总是与原磁场反向,阻碍原磁场的变化。( )(3)感应电流的磁场可能与原磁场方向相同。 ( )√××C例2 闭合线框abcd自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场,当它经过如图所示的三个位置时,感应电流的方向是(　　)A.经过Ⅰ时,a→d→c→b→aB.经过Ⅱ时,a→b→c→d→aC.经过Ⅱ时,无感应电流D.经过Ⅲ时,a→b→c→d→a解析　经过Ⅰ时,向里的磁通量增加,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向外,由安培定则判断感应电流方向为逆时针,A错误;经过Ⅱ时,磁通量不变,则感应电流为0,B错误,C正确;经过Ⅲ时,向里的磁通量减少,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向里,由安培定则判断感应电流方向为顺时针,D错误。应用楞次定律解题的一般步骤(1)确定研究对象:哪个闭合回路。(2)确定闭合回路中原磁场的方向。(3)确定穿过闭合回路的磁通量如何变化。(4)根据楞次定律判断感应电流磁场的方向。(5)由安培定则最终确定感应电流的方向。训练2 把两个线圈绕在一个铁环上,A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路,B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路,如图所示。关于该实验,下列说法正确的是(　　)A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有a→b的感应电流B.闭合开关S的瞬间,电流表G中有b→a的感应电流C.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有a→b的感应电流D.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有b→a的感应电流D解析　在滑动变阻器R的滑片不动的情况下,A线圈中通过的是恒定电流,产生的磁场是恒定的,所以不论开关S是否闭合,B线圈中都不产生感应电流,选项A、B错误;在增大电阻R的过程中,A线圈中通过的是逐渐减弱的电流,即B线圈处于逐渐减弱的磁场中,由安培定则和楞次定律判断得知,电流表中的电流从b→a,故选项C错误,D正确。知识点三　右手定则　　　如图所示,假定导体棒ab向右做切割磁感线运动,请回答下列问题。(1)穿过闭合回路abcd的磁通量是增大还是减小?(2)请用楞次定律判断感应电流的方向;(3)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系?提示　(1)增大。(2)感应电流的方向为a→d→c→b→a。(3)满足右手定则。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;让磁感线从掌心进入,并使______指向导线运动的方向,这时______所指的方向就是感应电流的方向。垂直拇指四指2.楞次定律与右手定则的比较【思考判断】1.右手定则只适用于闭合回路中一部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。( )2.导体棒不垂直切割磁感线时,不可以用右手定则判断感应电流方向。( )3.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。( )√×√A例3 如图所示为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,分析各图中感应电流的方向,在导体中由a→b的是(　　)解析　题图四幅图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景,用右手定则判断可得:A中电流由a→b,B中电流由b→a,C中电流沿a→c→b→a方向,D中电流由b→a,故A正确。(1)如果导体没有切割磁感线,但回路中的磁通量变化,要用楞次定律判断感应电流方向,而不能用右手定则判断。(2)如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断往往较为简便。D训练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解析　由右手定则知ef上的电流由e→f,故环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。随堂对点自测2CD1.(楞次定律的理解)(多选)下列关于楞次定律的说法,正确的是(　　)A.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相同B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.利用感应电流的磁场方向和右手螺旋定则,可以确定感应电流的方向解析　感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,当引起感应电流的磁通量增大时,感应电流的磁场就和引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减小时,感应电流的磁场就和引起感应电流的磁场方向相同,A、B错误,C正确;利用感应电流的磁场方向和右手螺旋定则,可以确定感应电流的方向,D正确。B2.(楞次定律的应用) (2025·湖北武汉高二期末)如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中通有电流,方向为逆时针。当线圈A中的电流突然减小时,线圈B中的感应电流(　　)A.沿顺时针方向B.沿逆时针方向C.先沿逆时针方向,再沿顺时针方向D.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向解析　当线圈A中通有减小的逆时针方向的电流时,穿过线圈B的磁通量垂直纸面向外,且减小,根据楞次定律可知,线圈B中产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外,即线圈B中的感应电流沿逆时针方向,故B正确。D3.(右手定则的应用)(2025·四川乐山高二期末)如图所示,一边长为d的正方形闭合线圈由A位置匀速通过一个匀强磁场运动到B位置。已知磁场宽度L大于线圈边长d,则(　　)A.整个运动过程中,线圈中一直有感应电流B.进入磁场和离开磁场的过程中,感应电流方向相同C.进入磁场时感应电流方向为顺时针,离开磁场时感应电流方向为逆时针D.进入磁场时感应电流方向为逆时针,离开磁场时感应电流方向为顺时针解析　由右手定则可知,线圈进入磁场的过程中,感应电流方向沿逆时针方向,当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,线圈离开磁场时,根据右手定则,感应电流方向沿顺时针方向,故D正确。课后巩固训练3题组一　影响感应电流方向的因素1.有一灵敏电流计,当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联,将磁体从线圈上方插入或拔出,如图所示。请完成下列填空:基础对点练(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为　　　　　　　　(填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)。 (2)图乙中磁体下方的极性是　　　　(填“N极”或“S极”)。 (3)图丙中磁体的运动方向是　　　　(填“向上”或“向下”)。 (4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是　　　　(填“顺时针”或“逆时针”)。 答案　(1)偏向正接线柱　(2)S极　(3)向上 (4)逆时针解析　(1)由题图甲可知,磁体向下运动,穿过线圈的磁通量增加,原磁场方向向下,则线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向,即电流从正接线柱流入电流计,指针偏向正接线柱。(2)由题图乙可知,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,又知磁通量增加,根据楞次定律可知,磁体下方的极性为S极。(3)由题图丙可知,原磁场方向向下,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,磁通量减少,磁体向上运动。(4)由题图丁可知,磁体向上运动,穿过线圈的磁通量减少,原磁场方向向上,根据楞次定律及安培定则可知感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向。题组二　楞次定律2.一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁体沿圆环的轴线运动,使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁体的运动情况相吻合的是(　　)D解析　由图示A可知,穿过圆环的磁场方向向上,在磁体远离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故A错误;由图示B可知,穿过圆环的磁场方向向上,在磁体靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故B错误;由图示C可知,穿过圆环的磁场方向向下,在磁体远离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故C错误;由图示D可知,穿过圆环的磁场方向向下,在磁体靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故D正确。A3.某磁场的磁感线如图所示,有一闭合铝质线圈自图示位置A落至位置B,在下落的过程中,自上向下看,铝质线圈中的感应电流方向是(　　)A.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向B.先沿逆时针方向,再沿顺时针方向C.始终沿顺时针方向D.始终沿逆时针方向解析　在线圈下落过程中,磁感应强度先增大后减小,所以穿过线圈的磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知,从上向下看线圈中产生的感应电流的方向先沿顺时针方向,再沿逆时针方向,故A正确,B、C、D错误。D4.如图所示,导线框abcd与直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,在线框由左向右匀速通过直导线的过程中,线框中感应电流的方向是(　　)A.先abcd,后dcba,再abcdB.先abcd,后dcbaC.始终dcbaD.先dcba,后abcd,再dcba解析　线框在直导线左侧时,随着线框向右运动,垂直纸面向外的磁场穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。在线框的cd边跨过直导线后,如图所示,垂直纸面向外的磁场穿过线圈的磁通量逐渐减小,垂直纸面向里的磁场穿过线圈的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为abcd。线框全部跨过直导线后,随着向右运动,垂直纸面向里的磁场穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。故选项D正确。