－魯科版選修32 2.1 感應電流的方向 學案.docx

2.1感應電流的方向 學案學習目標：1.理解楞次定律的內(nèi)容,能運用楞次定律判斷感應電流的方向,解答有關問題.2.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的反映.3.掌握右手定則,并理解右手定則實際上是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式.4.體驗楞次定律實驗探究過程,提高分析、歸納、概括及表述能力.基礎知識：1.當閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路中會產(chǎn)生感應電流,產(chǎn)生感應電流的方向可用判斷.(1)楞次定律的內(nèi)容感應電流的磁場總要引起感應電流的.(2)根據(jù)楞次定律,當穿過線圈的磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場方向;當穿過線圈的磁通量減少時,感應電流的磁場與原磁場的方向. (3)從“阻礙相對運動”的角度看,楞次定律的這個結論可以用能量守恒解釋既然有感應電流產(chǎn)生,就有其他能轉化為電能.又由于感應電流是由相對運動引起的,所以只能是機械能轉化為電能,表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是相對運動.2.如圖所示,當閉合電路的一部分導體做磁感線的運動時,導體中產(chǎn)生感應電流的方向可用判斷,即伸開右手讓拇指跟其余四指垂直,并且都與手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線垂直手心進入,拇指指向導體的方向,其余四指的指向就是的方向.1.重點難點教學重點楞次定律的獲得及理解;應用楞次定律判斷感應電流的方向;利用右手定則判斷導體切割磁感線時感應電流的方向.教學難點楞次定律的理解及實際應用.學習交流：主題1探究感應電流的方向情景某小組同學參照教材的第22頁“實驗與探究”中“磁通量變化與感應電流方向的關系”的實驗步驟,先做了以下幾步實驗,并得出了以下結果(1)當電流從電流表的左接線柱流進、右接線柱流出時,電流表指針向左偏;電流從電流表的右接線柱梳進、左接線柱流出時,電流表指針向右偏.(2)他們所用螺線管漆包線的繞法如圖所示(從上往下看是順時針).(3)他們把電流表和螺線管按圖示連接好電路,然后完成了以下4步操作(如表格中甲、乙、丙、丁四圖所示).問題試根據(jù)實驗現(xiàn)象,探究感應電流的磁場方向與磁通量變化及原磁場方向間的關系.(1)先根據(jù)電流表指針偏轉情況完成下表表格中其他內(nèi)容.原磁場(條形磁鐵產(chǎn)生)b的方向穿過螺線管的磁通量的變化感應電流產(chǎn)生的磁場b的方向b與b方向上的關系(2)上面四組實驗中,感應電流的磁場b與原磁場b的方向有時相同,有時相反,那么什么時候相同?什么時候相反?能得出什么結論?主題2楞次定律的理解及應用問題(1)閱讀教材23頁的楞次定律,說出楞次定律的內(nèi)容.并說一說你對楞次定律中“阻礙”二字是如何理解的?問題(2)如圖所示,通電導線與矩形線圈abcd處于同一平面.請判斷當線圈abcd向左移動時,線圈中感應電流的方向如何?應用楞次定律可以判斷感應電流,具體的步驟是什么?主題3楞次定律的拓展含義問題(1)通電螺線管又相當于電磁鐵,試畫出主題1表格中的甲、乙、丙、丁四圖中螺線管的n、s極,并說明它對磁鐵的運動起什么作用?(2)分析上面四種情形中能量的轉化情況.這四種情況中都有感應電流產(chǎn)生,那么能量(電能)是憑空增加的嗎?典例：一、楞次定律的應用例1法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的實驗如圖所示.軟鐵上繞有m、n兩個線圈.當m線圈電路中的開關斷開的瞬間,線圈n中的感應電流沿什么方向?變式訓練1如圖所示,用一根長為l、質量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點連接并懸掛于o點,懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場,且d0l.先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進入磁場,忽略空氣阻力和摩擦.下列說法正確的是()a.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為abcdab.金屬線框離開磁場時感應電流的方向為adcbac.金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等d.金屬線框最終將在磁場內(nèi)做往復運動二、楞次定律的拓展含義例2如圖所示,ef、gh為兩水平放置的相互平行的金屬導軌,ab、cd為擱在導軌上的兩金屬棒,與導軌接觸良好且無摩擦.當一條形磁鐵從某一高度自由下落向下靠近導軌時,下列說法正確的是()a.磁鐵的加速度小于gb.磁鐵的加速度等于gc.如果下端是n極,兩棒向外運動d.如果下端是s極,兩棒相向靠近變式訓練2如圖所示,在o點懸掛一輕質導線環(huán),將一條形磁鐵沿導線環(huán)軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入,則導線環(huán)的運動情況是()a.不動b.向右擺動c.向左擺動d.因磁鐵的極性未知,無法確定三、感應電動勢的方向例3如圖所示,粗細均勻的電阻為r的金屬圓環(huán)放在磁感應強度為b的垂直環(huán)面的勻強磁場中.圓環(huán)直徑為d,電阻為r2的金屬棒ab在開始處與環(huán)相切,使ab始終以垂直于棒的速度v向左運動,當ab端的連線到達圓環(huán)的直徑位置時,問(1)ab棒中的電流是多大?(2)a、b兩端哪端電勢高?ab兩端電勢差為多大?參考答案1.楞次定律(1)阻礙磁通量的變化(2)相反相同(3)阻礙2.切割右手定則運動感應電流1.解答(1)向下;增大;向上;反向;向下;減小;向下;同向;向上;增大;向下;反向;向上;減小;向上;同向.(2)甲圖和丙圖中,當n極插入和s極插入時,磁通量都是增加的,這時感應電流的磁場b與原磁場方向相反.乙圖和丁圖中,當n極拔出和s極拔出時,磁通量都是減少的,這時感應電流的磁場b與原磁場方向相同.結論當磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場方向相反;磁通量減少時,感應電流的磁場與原磁場方向相同.2.解答楞次定律內(nèi)容感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.對“阻礙”二字的理解感應電流的磁場阻礙的是“引起感應電流的磁通量的變化”,阻礙的是原磁場的變化,而不是原磁場本身,如果原磁場不變化,即使它再強,也不會產(chǎn)生感應電流.“阻礙”并不是相反.事實上,感應電流產(chǎn)生的磁場方向和原磁場方向可能同向,也可能反向,需根據(jù)磁通量的變化情況判斷.當原磁通減小時,感應電流的磁場與原磁場同向,以阻礙其減小.“阻礙”不是阻止,而是“延緩”,原磁場的變化趨勢不會改變.(2)解答線圈中感應電流方向為逆時針方向(adcb).具體步驟明確用楞次定律研究的對象是線圈abcd;明確通電導線中的電流在線圈中產(chǎn)生的磁場(或叫原磁場) b的方向是垂直紙面向里的;當線圈abcd向左移動時,由電流產(chǎn)生的磁場b增強,線圈abcd中的磁通量增加;根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場b要阻礙磁通量的增加,所以b的方向垂直紙面向外;根據(jù)右手螺旋定則,由b的方向可以判定,線圈abcd中感應電流的方向沿逆時針方向.3.解答(1)四種情況的感應電流產(chǎn)生的磁場方向、螺線管的n、s極如圖所示.從圖中可以看出,四種情況下,螺線管的磁場對磁鐵的運動都起阻礙作用.結論感應電流的磁場總是阻礙導體的相對運動,其表現(xiàn)為“拒去留”.(2)甲和丙圖中,當磁鐵移近螺線管時,外力克服它們間的排斥力做功,將其他形式的能轉化為電能;在乙圖和丁圖中,當磁鐵遠離螺線管時,外力要克服它們間的引力做功,將其他形式的能轉化為電能.兩種情況下,總能量都是守恒的.一、楞次定律的應用例1如圖所示【解析】楞次定律要研究的是線圈n與電流表構成的回路.m中的電流在鐵環(huán)中產(chǎn)生的磁場方向是順時針的,即在線圈n中原磁場方向是向下的;開關斷開的瞬間,穿過n的磁通量減少;根據(jù)楞次定律可以判斷感應電流的磁場要阻礙磁通量的減少,線圈n中感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,即向下;根據(jù)右手螺旋定則可以判斷線圈n中感應電流的方向如圖所示.【點撥】應用楞次定律判斷感應電流的方向可以分四步走,可簡記為一原、二變、三感、四螺旋.按部就班,就不會出錯.變式訓練1d【解析】解法一利用楞次定律判斷感應電流方向.線框進入時,原磁場方向向里,磁通量增加,由楞次定律知感應電流的磁場方向向外,再由安培定則知,感應電流的方向為adcba;同理,線框離開時,感應電流的方向為abcda,故選項a、b均錯誤.解法二由右手定則判斷感應電流方向.線框進入時,cd邊向左切割磁感線,由右手定則知,感應電流方向為adcba;離開時,ab邊向左切割感線,由右手定則知,感應電流方向為abcda.故選項a、b均錯誤.由能量守恒定律知,機械能轉化為電能,再轉化為焦耳熱,故線框速度減小,選項c錯誤.線圈不出磁場,磁通量不變化,由于d0l,所以線框最終做往復運動,選項d正確.二、楞次定律的拓展含義例2ad【解析】由楞次定律的拓展含義可知,兩金屬棒和導軌組成的回路中產(chǎn)生的感應電流,一是阻礙磁通量的改變,因為磁鐵向下運動,回路中的磁通量增加,為了阻礙磁通量的變化,兩棒將互相靠近;二是阻礙磁鐵的相對運動,感應電流的磁場給磁鐵一個向上的磁場力,使磁鐵的加速度小于g.【點撥】應用楞次定律,除了按部就班分四步走之外,也經(jīng)常直接應用它的兩個拓展含義解題感應電流總是阻礙磁通量的變化,即過程向“延緩原磁通的變化”的方向發(fā)展;感應電流總是阻礙導體間的相對運動,表現(xiàn)為“拒去留”.變式訓練2b【解析】不管是哪個磁極插入,都是由于相對運動導致導線環(huán)中產(chǎn)生感應電流,而感應電流的效果總是阻礙相對運動,“拒”即插入時排斥,“去留”即穿出時吸引,故導線環(huán)受排斥而向右擺動,所以選項b正確.三、感應電動勢的方向例3(1)4bdv3r(2)a端電勢高bdv3【解析】ab到達虛線所示位置時,根據(jù)右手定則可以判斷感應電流的方向為ba,等效電路如圖所示.(1)電路的總電阻為r=r4+r2=3r4干路中的電流為i=er=4bdv3r.(2)根據(jù)右手定則可知,a端電勢較高.ab棒兩端的電勢差為uab=