2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第2章電磁感應第1節(jié)楞次定律課件

1、1 楞次定律1.基本知識將右手手掌伸平,使大拇指與其余并攏的四指 ,并與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從 穿入,大拇指指向方向,這時四指的指向就是 的方向,也就是的方向右手定則 垂直手心導體運動感應電流感應電動勢2思考判斷(1)右手定則只適用于勻強磁場()(2)導體不垂直切割磁感線時,不能用右手定則判斷感應電流的方向()(3)右手定則是用來判斷磁場B,切割磁感線的速度v,感應電流I三者方向關系的()3.探究交流什么情況下用左手定則,什么情況下用右手定則？【提示】在利用左、右手定則時,一定要明確現(xiàn)象的本質(zhì),因動而生電：右手定則；因電而受力：左手定則.1.基本知識(1)實驗探究將螺線管與電流計組成閉合

2、導體回路,分別將條形磁鐵的N極、S極插入、抽出線圈,如圖141所示,記錄感應電流方向如下楞次定律 圖141 (2)實驗記錄圖號磁場方向感應電流方向(俯視)感應電流的磁場方向歸納總結(jié)甲_逆時針_感應電流的磁場 磁通量的增加乙_順時針_丙_順時針_感應電流的磁場 磁通量的減少丁_逆時針_向下向上向上向下阻礙向下向下向上向上阻礙(3)實驗結(jié)論：當穿過線圈的磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場的方向；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 相反相同(4)楞次定律內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要 引起感應電流的磁通量的 運用楞次定律判定感應電流方向的思維程序圖阻礙變化2

3、思考判斷(1)楞次定律中“阻礙”的意思就是“阻止”()(2)感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化()(3)感應電流的磁場方向總是與引起它的磁場方向相反()3探究交流楞次定律和右手定則的使用范圍有什么不同？【提示】楞次定律適用于一切電磁感應現(xiàn)象而右手定則只適用于導體切割磁感線的情況. 【問題導思】1楞次定律反映出什么樣的因果關系？2阻礙是否是阻止？阻礙是否就一定是相反？3如何理解“阻礙磁通量變化的原因”？楞次定律的理解 1楞次定律中“兩個磁場”間的因果關系2對“阻礙”的理解3“阻礙”的三種表現(xiàn)形式(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”(2)阻礙(導體的)相對運動“來拒去留”(3)回路面積有增大或減

4、小的趨勢來反抗磁通量的變化“增縮減擴”1阻礙不是阻止,是阻而不止2阻礙的是導體和磁體間的相對運動,而不一定阻礙運動如圖142所示,在水平地面下有一條沿東西方向鋪設的水平直導線,導線中通有自東向西穩(wěn)定、強大的直流電流,現(xiàn)用一閉合的檢測線圈(線圈中串有靈敏的檢流計,圖中未畫出)檢測此通電直導線的位置,若不考慮地磁場的影響,在檢測線圈位于水平面內(nèi),從距直導線很遠處由北向南沿水平地面通過直導線的上方移至距直線很遠處的過程中,俯視檢測線圈,其中的感應電流的方向是()圖142A先順時針后逆時針B先逆時針后順時針C先逆時針后順時針,然后再逆時針D先順時針后逆時針,然后再順時針 【審題指導】解答本題時應注意以

5、下三點：(1)電流產(chǎn)生的磁場在空間的分布情況(2)線圈運動過程中,穿過線圈的磁通量如何變化(3)根據(jù)“阻礙”效果確定感應電流的方向【解析】根據(jù)通電直導線周圍的磁感線的特點,檢測線圈由遠處移至直導線正上方時,穿過線圈的磁場有向下的分量,磁通量先增加后減小,由楞次定律和安培定則可知,線圈中的電流方向先逆時針后順時針當檢測線圈由直導線正上方移至遠處時,穿過線圈的磁場有向上的分量,磁通量先增加后減小,由楞次定律和安培定則可知,線圈中的電流方向先順時針后逆時針,所以C正確【答案】C1一金屬圓環(huán)水平固定放置現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵,在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放,在條形磁鐵穿過圓環(huán)的過程中,條形磁鐵與圓環(huán)

6、()A始終相互吸引B始終相互排斥C先相互吸引,后相互排斥D先相互排斥,后相互吸引【解析】當條形磁鐵靠近圓環(huán)時,產(chǎn)生感應電流,感應電流在磁場中受到安培力的作用,由楞次定律可知,安培力總是“阻礙變化”,因此,條形磁鐵靠近圓環(huán)時,受到排斥力；當磁鐵穿過圓環(huán)遠離圓環(huán)時,受到吸引力,D正確【答案】D【問題導思】1利用楞次定律判斷感應電流方向的一般步驟是什么？2楞次定律有哪些應用？楞次定律的應用 1判斷回路運動情況及回路面積的變化趨勢的一般步驟2楞次定律的應用(1)楞次定律的含義感應電流的效果總是反抗(或阻礙)引起感應電流的原因(2)運動情況的判斷第一種方法由于相對運動導致的電磁感應現(xiàn)象,感應電流的效果阻

7、礙相對運動簡記口訣：“來拒去留”(3)面積變化趨勢的判斷第二種方法電磁感應致使回路面積有變化趨勢時,則面積收縮或擴張是為了阻礙回路磁通量的變化,即磁通量增大時,面積有收縮趨勢,磁通量減少時,面積有擴張趨勢簡記口訣：“增縮減擴”判斷回路面積變化趨勢時,若閉合回路所圍面積內(nèi)存在兩個方向的磁場,則不宜采用簡記口訣判斷,應采用一般步驟判斷例如,套在通電螺線管上的回路,在通電螺線管中電流變化時面積的變化趨勢,應采用一般步驟判斷如圖143所示,光滑固定導軌M、N水平放置,兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上,形成一個閉合回路,當一條形磁鐵從高處下落接近回路時()AP、Q將相互靠攏BP、Q將相互遠離C磁鐵的加速

8、度仍為gD磁鐵的加速度小于g圖143 【審題指導】(1)根據(jù)楞次定律判斷出感應電流的方向(2)運用左手定則判斷出受力方向(3)根據(jù)楞次定律的阻礙效果得出結(jié)論【解析】法一：設磁鐵下端為N極,如圖所示,根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中感應電流方向,根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向,可見P、Q將相互靠攏,由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律知磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g,當S極為下端時,可得出同樣的結(jié)果法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述感應電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應電流的原因,本題的“原因”是回路中磁通量的增加,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路,“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近

9、,所以P、Q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g.【答案】AD楞次定律的逆向應用法楞次定律的一般應用是已知原磁場的變化,分析感應電流的方向及其所受安培力或由于受安培力而引起的運動趨勢,但有些情況恰恰相反,已知感應電流或感應電流所受安培力的方向等“感應結(jié)果”,分析“感應原因”即原磁場的變化,與前者相比,后者可稱為逆向題目,解答此類題目有兩種思路,一種是由結(jié)果入手,逆向推理,分析產(chǎn)生的原因,稱為“逆推法”；另一種是假設某選項正確,把該選項按正向推理分析,符合題設條件者正確,稱為“驗證法” 2如圖144所示,通電螺線管置于閉合金屬環(huán)a的軸線上,當螺線管中電流I減小時()圖144 A環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁

10、通量的減小B環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的減小C環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的增大D環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的增大【解析】由于電流I減小,閉合金屬環(huán)的磁通量變小,故環(huán)通過減小面積來阻礙磁通量減小,即環(huán)有縮小的趨勢,A項正確【答案】A【問題導思】1什么情況下利用左手定則判斷？2什么情況下利用右手定則判斷？3左、右手定則的本質(zhì)區(qū)別是什么？楞次定律與右手定則的區(qū)別與聯(lián)系 楞次定律與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系規(guī)律比較內(nèi)容楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分,即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用用于磁感應強度B隨時間變化而產(chǎn)生的

11、電磁感應現(xiàn)象較方便用于導體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例1判斷導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向時用右手定則,判斷該部分導體或其余部分所受安培力方向時用左手定則,可以簡單總結(jié)為“因動而(產(chǎn)生)電用右手(定則),因電而(產(chǎn)生)動用左手(定則)”2判斷通電直導線、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向時雖然也用右手來判斷,但名稱不是右手定則,而是安培定則,五指指向所表示的物理意義也不相同如圖145所示,光滑平行金屬導軌PP和QQ,都處于同一水平面內(nèi),P和Q之間連接一電阻R.整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中現(xiàn)垂直于導軌放置一根導體棒MN,用一水平向右的力F拉動導體棒MN,以下關

12、于導體棒MN中感應電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()圖145 A感應電流方向是NMB感應電流方向是MNC安培力水平向左D安培力水平向右【審題指導】(1)感應電流方向應用右手定則判斷(2)MN所受安培力的方向應用左手定則判斷【解析】方法一：由右手定則易知,MN中感應電流方向是NM,再由左手定則可判知,MN所受安培力方向垂直棒水平向左方法二：由楞次定律知,感應電流的產(chǎn)生,必然阻礙引起感應電流的原因本題中,感應電流是由于MN相對于磁場向右運動引起的,則安培力必然阻礙這種相對運動,由安培力既垂直于電流又垂直于磁場方向可判知,MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左,再由左手定則,容易判斷出

13、感應電流的方向是NM,故正確選項為A、C.【答案】AC3如圖146所示,勻強磁場與圓形導體環(huán)平面垂直,導體ef與環(huán)接觸良好,當ef向右勻速運動時()圖146 A圓環(huán)中磁通量不變,環(huán)上無感應電流產(chǎn)生B整個環(huán)中有順時針方向的電流C整個環(huán)中有逆時針方向的電流D環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流,環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流【解析】方法一：導體ef將圓環(huán)分成兩部分,導體向右移動時,右邊的磁通量減小,左邊的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,左邊電流沿順時針方向,右邊電流沿逆時針方向,故D正確方法二：導體ef切割磁感線,相當于電源,圓形導體環(huán)兩側(cè)相當于外電路,由右手定則,可確定電流由ef,所以左邊電流沿順時針方向,右邊電流

14、沿逆時針方向,故D正確【答案】D如圖147所示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)標出左線圈連著平行導軌M和N,導軌電阻不計,在導軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強磁場中下列說法中正確的是()綜合解題方略三定則一定律的比較 圖147 A當金屬棒ab向右勻速運動時,a點電勢高于b點,c點電勢高于d點B當金屬棒ab向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點與d點等電勢C當金屬棒ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點D當金屬棒ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點【審題指導】金屬棒ab切割磁感線時,金屬棒相當于電源,左側(cè)線圈相當于外電路

15、；對于右側(cè)部分,線圈相當于電源,電阻相當于外電路【規(guī)范解答】當金屬棒ab向右勻速運動而切割磁感線時,金屬棒中產(chǎn)生恒定的感應電動勢,由右手定則判斷電流方向由ab.根據(jù)電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極的特點,可以判斷b點電勢高于a點又左線圈中的感應電動勢恒定,則感應電流也恒定,所以穿過右線圈的磁通量保持不變,不產(chǎn)生感應電流,c點與d點等電勢當金屬棒ab向右做加速運動時,由右手定則可推斷ba,電流沿逆時針方向由金屬棒運動的速度增大,可知金屬棒ab兩端的電壓不斷增大,那么左邊電路中的感應電流也不斷增大,由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的,并且場強不斷增強,所

16、以右邊的線圈中向上的磁通量不斷增加由楞次定律可判斷右邊電路中的感應電流的方向應沿逆時針方向,而在右線圈繞成的電路中,感應電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上把這個線圈看做電源,由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d,所以d點電勢高于c點綜上所述,選項B、D正確【答案】BD1規(guī)律比較2.因果關系(1)因電而生磁(IB)安培定則；(2)因動而生電(v、BI安)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安)左手定則；基本現(xiàn)象應用的定則或定律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律1關于對楞次定律的理解,下面說法

17、中正確的是()A感應電流的方向總是要使它的磁場阻礙原來的磁通量的變化B感應電流的磁場方向,總是跟原磁場方向相同C感應電流的磁場方向,總是跟原磁場方向相反D感應電流的磁場方向可以跟原磁場方向相同,也可以相反【解析】根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場阻礙原磁場的磁通量的變化,A項正確；感應電流的磁場方向在磁通量增加時與原磁場方向相反,在磁通量減小時與原磁場方向相同,B、C項錯誤,D正確【答案】AD2如圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,豎直放置的線圈固定不動,將磁鐵從線圈上方插入或從線圈中拔出,線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流下列各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感

18、應電流的方向等情況,其中表示正確的是()【解析】根據(jù)楞次定律可確定感應電流的方向：對C選項,當磁鐵向下運動時：(1)閉合線圈原磁場的方向向上；(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化增加；(3)感應電流產(chǎn)生的磁場方向向下；(4)利用安培定則判斷感應電流的方向與圖中箭頭方向相同線圈的上端為S極,磁鐵與線圈相互排斥綜合以上分析知,選項C正確,同理D正確【答案】CD3如圖148所示,平行導體滑軌MM、NN水平放置,固定在勻強磁場中,磁場方向與水平面垂直向下滑線AB、CD橫放其上靜止,形成一個閉合電路,當AB向右滑動的瞬間,電路中感應電流的方向及滑線CD受到的磁場力方向分別為()圖148 A電流方向沿ABCD；受力方向向右B電流方向沿AB