楞次定律右手定則

1、第二節(jié)楞次定律 右手定則知識要點(diǎn)(一) 楞次定律楞次定律是確定感應(yīng)電流方向的普遍適用的規(guī)律，它的內(nèi)容是：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(二) 右手定則閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向， 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向，磁場的方向，這三者方向之間的關(guān)系，可簡單地用右手定則來表示。它的內(nèi)容可概括為二十個(gè)字：右手放磁場，磁線穿掌心，拇指指運(yùn)動(dòng)，四指向電流。它和楞次定 律是等效的。疑難分析1. 應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流方向的步驟如下：(1) 首先明確引起感應(yīng)電流的磁場在被感應(yīng)的回路內(nèi)是什么方向；(2) 再明確穿過這個(gè)回路的磁通量是增大還是減?。?3) 然

2、后用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向；(4) 最后用右手螺旋定則，根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向來確定感應(yīng)電流的方向。以上步驟又可以想象如下：當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí)，用右手螺旋定則的大拇指指向 原磁場的反方向，則四指所指的方向就是線圈中感應(yīng)電流的方向。反之，當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí)，以大拇指指向原磁場的方向，則四指所指的方向是線圈中感應(yīng)電流的方向。2. 右手定則的應(yīng)用，在 B, v,l的方向都垂直時(shí)，有的同學(xué)會用，但當(dāng)B, v,l的三者有兩個(gè)量不垂直時(shí)，則往往感到困難，出現(xiàn)右手不知所措的情況。這時(shí)我們往往把 B或v進(jìn)行分解：使其中的一個(gè)分量與其他兩個(gè)量垂直再用右手定則，而不需考慮一個(gè)平行分量。例如閉合

3、電路的一部分導(dǎo)體 ab在勻強(qiáng)磁場中作切割磁感運(yùn)動(dòng)，有如圖10-15(a),(b),(c)三種情況，我們把它們分別處理畫成圖10-15(d),(e),(f)( 或(g)的樣子就可以用右手定則了，判斷的結(jié)果是ab導(dǎo)線中有a > b的感應(yīng)電流方向。3. 關(guān)于左手定則和右手定則的應(yīng)用。什么情況下用左手定則， 什么情況下用右手定則， 不少同學(xué)有時(shí)會感到困難。有人認(rèn)為：“凡是通電的問題一律用左手定則，凡是感應(yīng)電流的問題一律用右手定則?！币灿腥苏f：“凡是已知電流方向求導(dǎo)線受力方向，即已知I求F的一律用左手定則，已知導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向求電流方向，即已知v求I的一律用右手定則。”這些說法都是錯(cuò)誤的，其錯(cuò)誤就在于

4、他們沒有 認(rèn)清兩個(gè)定則的實(shí)質(zhì)、所適用的不同的現(xiàn)象。a(J占(d)a耙ah向垂白 于N的平面上閽 10- J5正確的認(rèn)識是，左手定則反映的是電流（或運(yùn)動(dòng)的電荷）在 磁場中受力的規(guī)律，因此，只要是講座電流（不管它是外電源通 入的電流，還是導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流）在磁場中受力 方向的問題，就用左手定則；而右手定反映的是導(dǎo)線切割磁感線 運(yùn)動(dòng)（不論這運(yùn)動(dòng)是由于外力所產(chǎn)生的還是導(dǎo)線中電流所產(chǎn)生的） 產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向的問題。實(shí)際問題往往是復(fù)雜的，有時(shí)既要 用左手定則又要用右手定則。如圖10-16中導(dǎo)線受外力F運(yùn)動(dòng)過B30-16程中，選 用右手定則判斷出回路感應(yīng)電流的方向，AB導(dǎo)線中形成感應(yīng)電流后，受

5、磁場的安培力作用，還要用左手定則判斷 安培力的方向。從圖中看到F安與F方向相反。例題解析1. 如圖10-17所示，一閉合線圈 C,水平放置。當(dāng)把條形 磁鐵的N極突然自上向下插入線圈 C的瞬間，線圈C中的感應(yīng) 電流是什么方向？解析：用楞次定律，按四個(gè)步驟進(jìn)行分析。第一，首先明確原磁場的方向。當(dāng)條形磁鐵的N極處在線圈C的上方時(shí)，磁鐵在線圈 C中所產(chǎn)生的磁場方向是向下的，圖】0- I?這就是原磁場方向。第二，然后明確原磁通的變化。當(dāng)條形磁鐵的N極突然插入線圈C中時(shí)，線圈C中磁通量是增加的，這是因?yàn)榫嚯x條形磁鐵的磁極越近，磁場越強(qiáng)。所以，當(dāng)磁通量增加第三，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來磁通的

6、變化。時(shí)，感應(yīng)電流的磁場的方向與原磁場的方向相反，是向上的。第四，根據(jù)感應(yīng)電流的磁場的方向是向上的，所以利用右手螺旋定則， 可以確定感應(yīng)電流的方向如圖中所示，由上向下看，感應(yīng)電流I是逆時(shí)針方向的。2. 勻強(qiáng)磁場的方向垂直矩形金屬線框abed。在矩形線框平面內(nèi)有一相切的圓形金屬環(huán)?，F(xiàn)使圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)，如圖10-18所示，則圓環(huán)中是否有電流？如果有電流，方向如何?10-18XX圖 10- 19解析：本題冋的是圓環(huán)中有無感應(yīng)電流，進(jìn)而冋圓環(huán)中電流的方向。應(yīng)該注意到本題中含有多個(gè)閉合電路，若我們只考慮圓環(huán)這個(gè)回路，會從圓環(huán)中磁通量沒有變化而得出圓環(huán)中無感應(yīng)電流這個(gè)錯(cuò)誤結(jié)論， 應(yīng)該看到在圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)過程中

7、，MabNe,MabNf以及MeNcd,MfNcd等回路中的磁通量都發(fā)生了變化，都可產(chǎn)生感應(yīng)電流， 作為這些回路的一部分的圓環(huán)也應(yīng)有電流。根據(jù)楞次定律可畫出感應(yīng)電流方向，如圖10-19所示。當(dāng)然，我們也可從“切割磁感線”的角度來分析。當(dāng)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，MfN和MeN都在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 應(yīng)用右手定則可以確定其中的感應(yīng)電流的方向，也即感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，用電池符號代表感應(yīng)電動(dòng)勢畫在圖上。這樣，就不難看出，整個(gè)電路相當(dāng)于兩個(gè)相同的電源并聯(lián)， 而MabN和MdcN是兩個(gè)并聯(lián)的外電路， 形成了一個(gè)完整的閉合電路，如圖10-20所示?？梢?，電源電路中有電流流過，方向?yàn)镹eM和NfMo圖 10-

8、 20由 10-213. 圖10-21中，AB, CD EF, GH是四極裸銅線，放在磁場中，EF和GH可以在AB, CD上滑動(dòng)，當(dāng)EF向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，GH將怎樣運(yùn)動(dòng)，為什么？解析：四條導(dǎo)線圍成閉合電路，當(dāng)EF向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過電路的磁通量增加，電路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。由右手定則可知，EF上電流方向?yàn)橛蒃-； F，即電路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，GH±電流方向?yàn)橛蒆 )G ;通電導(dǎo)線GH在勻強(qiáng)磁場中受到安培力的作用，根據(jù)左 手定則可以判定 GH受力方向?yàn)樗较蜃?，GH將在磁場力作用下，沿 AB, CD兩導(dǎo)線向左運(yùn) 動(dòng)。方法小結(jié)：首先判定閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，再由右手定則判定感應(yīng)電流方向，然后

9、由左手定則判定通電導(dǎo)線在磁場中受力方向。本題包含兩類電學(xué)問題：“因動(dòng)而電”與“因電而動(dòng)。知識拓寬楞次定律本質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。我們還是用大家熟悉的典型例子來加以說明：當(dāng)磁鐵移近或離開線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向怎樣？我們知道當(dāng)磁鐵 N極向線圈移動(dòng)時(shí)，如圖 10-22(a)所示的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此 它相當(dāng)于一根條形磁鐵。它的N極面向磁鐵的N極，這樣兩個(gè)N極相互排斥，將阻礙磁鐵向線圈移動(dòng)；當(dāng)磁鐵N極離開線圈時(shí)，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場使線圈的S極面向磁鐵的 N極如圖10-22(b)所示，它們互相吸引，阻礙磁鐵離開線圈。由此可見，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場 的作用是反抗磁鐵的

10、運(yùn)動(dòng)的。所以，無論是使磁鐵接近或離開線圈，都必須要克服阻礙磁鐵運(yùn)動(dòng)的作用而做功，外力做功要消耗能量，這個(gè)能量就轉(zhuǎn)化為線圈中感應(yīng)電流的能量(即電能）,這是符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的。由此可見，楞次定律實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。楞次定律的另一種表達(dá)方式是感應(yīng)電流（或電動(dòng)勢）反抗著產(chǎn)生它自己的那個(gè)原因。 換句話說結(jié)果（感應(yīng)電流）總是反抗產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的原因。說得具體一 些：（1）反抗原磁通量變化；（2）反抗（導(dǎo)體的）相對運(yùn)動(dòng)；（3）反抗原電流的變化。圖 10-22下面我們通過實(shí)例加以討論。圖10-23（a）中電磁鐵的電路開關(guān) K閉合瞬間，銅環(huán)必定向右擺動(dòng)，可以不考察電池的正負(fù)極

11、。這個(gè)問題的判斷，若是先判斷銅環(huán)中的電流方向，再用左手定則判斷銅環(huán)受力后銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向，這種方法就顯得繁瑣了。如果考慮穿過銅環(huán)內(nèi)部的磁通量增加時(shí)銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向總是阻礙（反抗）內(nèi)部磁通量的增加，所以銅環(huán)必然向右運(yùn)動(dòng)。圖10-23（b）中蹄形磁欠與一個(gè)鋁框靠得很近，但磁極并不與鋁框接觸。當(dāng)磁鐵繞自己 軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋁框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，其效果是“反抗它與旋轉(zhuǎn)著的磁鐵間的相對運(yùn)動(dòng)”，于是鋁框隨著磁鐵沿相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，而且鋁框的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)小于磁鐵的轉(zhuǎn)速。這就是交流電動(dòng)機(jī)的原理。圖 10-211*1 10-24圖10-24所示的電路中，線圈電阻和電源內(nèi)阻不計(jì)，燈泡電阻為R,定值電阻也為 R，當(dāng)電鍵K打開時(shí)，

12、電路中電流強(qiáng)度為I。，電燈L發(fā)光，但尚未達(dá)到正常發(fā)光。現(xiàn)合上電鍵K后，燈泡L并未立即發(fā)出強(qiáng)光，而是經(jīng)過一段時(shí)間后，電流達(dá)到穩(wěn)定的2Io才能使燈泡發(fā)出穩(wěn)定的強(qiáng)光。這是因?yàn)椋弘婃I合上后，電阻R被短路，電路電流要增大，使得穿過線圈的磁通量增大，其產(chǎn)生的感應(yīng)電流將反抗原電流的增大，致使原電路的電流不能立即增大，故燈泡L在電鍵K合上后經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)出穩(wěn)定的強(qiáng)光，整個(gè)電路相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)定的直流 電路。練習(xí)題一、填空題1. 楞次定律是從閉合電路中 的變化情況來判斷 方向的；右手定則是從閉合電路中 切割運(yùn)動(dòng)的情況來判斷 方向的，它們判斷的結(jié)果是 _的。2. 把一根條形磁鐵從閉合螺線管中的左端插入，由右端抽

13、出，如圖 10-25所示。則在磁鐵插入 過程中，螺線管內(nèi)感應(yīng)電流方向是 ;在磁鐵抽 出過程中，螺線管內(nèi)感應(yīng)電流方向是 。3. 閉合線框 abed通過有界的勻強(qiáng)磁場如圖10-26所示，已知磁場寬度 s大于線框長度L,那么IS 10-26在導(dǎo)線框通過磁場區(qū)域的整個(gè)過程中，在導(dǎo)線框進(jìn) 入磁場時(shí)，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向是 ;而在時(shí)導(dǎo)線框內(nèi)無感應(yīng)電流；在導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向是4. 圖10-27中，MM , NN兩導(dǎo)線分別和L1 , L2兩個(gè)線圈組成閉合回路，而且可以在水平光滑導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，導(dǎo)軌所處的勻強(qiáng)磁場方向如圖。當(dāng)MM導(dǎo)線向左勻加速滑動(dòng)時(shí)，L2, NN導(dǎo)線開始運(yùn)動(dòng)。5. 金屬棒

14、be在兩光滑的水平放置的平行金屬導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)（如圖10-28 ），閉合回路AbeD中有方向 的感應(yīng)電流，這時(shí) bc棒將受到向 的水平力；為使bc棒向右運(yùn)動(dòng)，必須對bc棒施加方向向 的力，這個(gè)力克服 做功，在這個(gè)過程中 能轉(zhuǎn)化成了。二、選擇題1. 關(guān)于楞次定律，下列說法中正確的是(A) 感應(yīng)電流的方向，總是要使感應(yīng)電流的磁場增強(qiáng)，弓|起感應(yīng)電流的磁通量的變化(B) 感應(yīng)電流的方向，總是要使感應(yīng)電流的磁場跟引起感應(yīng)電流的磁場反向(C) 感應(yīng)電流的方向，總是要使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(D) 感應(yīng)電流的方向，總是要使感應(yīng)電流的磁場跟引起感應(yīng)電流的磁場同向2. 圖10-29是通電螺

15、線管A套放在閉合螺線管 B外的俯視圖。當(dāng)螺線管A的電路中變阻 器P向a端滑動(dòng)時(shí)，所發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象正確的是()3. 圖10-30中小線框A, B, C的線度遠(yuǎn)小于大線框 abed的線度，并且彼此絕緣，A線框的一半面積在 abed內(nèi)，當(dāng)K閉合的瞬間，在各小線框內(nèi)()(A) A中無電流，B中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流，C中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流(B) A中無電流，B中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流，C中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流(C) A中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，B中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流，C中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流(D) A中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，B中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流，C中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流4. 在圖10-3

16、1中MN和PQ是兩條在同一水平面內(nèi)平行的光滑金屬導(dǎo)軌，ef和ed為兩根導(dǎo)體棒，整個(gè)裝置放在廣大 的勻強(qiáng)磁場中，如果 ef在外力作用下，沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，回路 產(chǎn)生了感應(yīng)電流，于是ed在磁場力作用下向右運(yùn)動(dòng)，那么，感應(yīng)電流方向以及 ef的運(yùn)動(dòng)方向分別為()(A) e到d，向右(B) e到d,向左(C) d到e,向右(D) d到e，向左5. 如圖10-32所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abed構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強(qiáng)磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)。導(dǎo)線abed所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強(qiáng)度按下列哪一圖所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力？()Itj (r-33二、實(shí)驗(yàn)題右圖10-34為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1) 將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整。(2) 如果在閉合電鍵時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電 流計(jì)的指針向右偏了一個(gè)，那么合上電 鍵后(A) 將原線圈迅速插入副線圈時(shí)， 電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)一下(B) 將原線圈插入副線圈后，電流 計(jì)指針一直偏在零點(diǎn)右側(cè)(C) 原線圈插入副線圈后，將滑動(dòng) 變阻器觸頭迅速向左拉時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)一下四、說理題如圖10-35所示，在金屬框架上由ab,ed和ef三根金屬棒構(gòu)成回路，勻強(qiáng)磁場垂直紙 面向里。當(dāng)ab向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別用楞次定律 的方法，導(dǎo)體切割