第四章第3節(jié),楞次定律

第3節(jié)楞次定律第四章磁場(chǎng)第一篇模塊同步導(dǎo)學(xué)篇知識(shí)一楞次定律

[基礎(chǔ)梳理] 1．探究感應(yīng)電流的方向(1)實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來(lái)查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)．(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：①線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況：圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲_____逆時(shí)針(俯視)_____乙_____順時(shí)針(俯視)_____向下向上向上向下②線圈內(nèi)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：表述一：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向______；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向______.表述二：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者_(dá)____；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者_(dá)______.磁通量減少時(shí)的情況：圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙_____順時(shí)針(俯視)_____丁_____逆時(shí)針(俯視)_____向下向上向下向上相反相同相吸相斥(2．楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的________________.判斷：(1)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總與原磁場(chǎng)方向相反．(

)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的磁通量．(

)(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)有可能阻止原磁通量的變化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×磁通量的變化判斷：(1)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總與原磁場(chǎng)方向相反．(

)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的磁通量．(

)(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)有可能阻止原磁通量的變化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×[釋疑解難]1．對(duì)楞次定律的理解(1)因果關(guān)系閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)．(2)楞次定律中“阻礙”的含義(3)楞次定律的使用步驟特別提醒(1)“阻礙”二字，在不同情況下，含義不同，阻礙的具體表現(xiàn)方式也不同．(2)從阻礙的效果來(lái)看，該過(guò)程與化學(xué)平衡有相似之處．如：當(dāng)某回路磁通量變大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙其變大，結(jié)果磁通量還是變大了；而化學(xué)平衡中，當(dāng)增加反應(yīng)物濃度時(shí)，反應(yīng)向正方向進(jìn)行，以阻礙反應(yīng)物濃度的增加，但反應(yīng)物濃度還是增加了．[學(xué)后自測(cè)]1．根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定是(

)A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)反向C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同C

[根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是引起它的磁通量的變化，而不是引起它的磁通量．反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果磁通量不發(fā)生變化，就沒(méi)有感應(yīng)電流的產(chǎn)生，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確．]知識(shí)二右手定則[基礎(chǔ)梳理]1．內(nèi)容伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從_____進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)______所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．2．適用范圍適用于閉合電路部分導(dǎo)體____________產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．掌心四指切割磁感線判斷：(1)導(dǎo)體棒不垂直切割磁感線時(shí)，也可以用右手定則判斷感應(yīng)電流方向．(

)(2)凡可以用右手定則判斷感應(yīng)電流方向的，均能用楞次定律判斷．(

)(3)右手定則即右手螺旋定則．(

)答案(1)√

(2)√

(3)×[釋疑解難]在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)常用到右手螺旋定則、左手定則、右手定則及楞次定律等規(guī)律．要想靈活運(yùn)用“三定則一定律”，就必須明確這些規(guī)律的區(qū)別與聯(lián)系．1．“三定則一定律”應(yīng)用于不同的現(xiàn)象2.左手定則與右手定則的區(qū)別比較項(xiàng)目右手定則左手定則作用判斷磁場(chǎng)B、速度v、感應(yīng)電流I三者的方向關(guān)系判斷磁場(chǎng)B、電流I、磁場(chǎng)力F三者的方向關(guān)系已知條件運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向任知其中二個(gè)電流方向、磁場(chǎng)方向、磁場(chǎng)力方向任知二個(gè)圖例因果關(guān)系因動(dòng)而電因電而動(dòng)應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)3.楞次定律與右手定則的關(guān)系楞次定律右手定則研究對(duì)象整個(gè)閉合導(dǎo)體回路閉合導(dǎo)體回路的一部分適用范圍磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種變化情況一段導(dǎo)線在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)關(guān)系右手定則是楞次定律的特殊情況特別提醒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷方法(1)存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部的電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同．(2)由楞次定律判斷出的感應(yīng)電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向.(3)當(dāng)電路不閉合時(shí)，只要磁通量發(fā)生變化或部分導(dǎo)體切割磁感線，則必有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)可假設(shè)電路閉合，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律判定，或直接用右手定則判定．[學(xué)后自測(cè)]2.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當(dāng)ef向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個(gè)環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．整個(gè)環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀．環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，環(huán)的左側(cè)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀

[導(dǎo)體ef向右切割磁感線，由右手定則可判斷導(dǎo)體ef中感應(yīng)電流由e→f.而導(dǎo)體ef分別與導(dǎo)體環(huán)的左右兩部分構(gòu)成兩個(gè)閉合回路．故環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎h(huán)的左側(cè)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎甝1．楞次定律的內(nèi)容是：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2．楞次定律可廣義地表述為：感應(yīng)電流的“效果”總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的“原因”，常見(jiàn)的有三種：①阻礙原磁通量的變化(“增反減同”)；②阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(“來(lái)拒去留”)；③通過(guò)改變線圈面積來(lái)“反抗”(“增縮減擴(kuò)”)．3．閉合導(dǎo)體回路的一部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向．命題一用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向[經(jīng)典例題][例1]

如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd，在細(xì)長(zhǎng)的磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過(guò)位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個(gè)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流(

)A．沿abc流動(dòng)B．沿dcb流動(dòng)C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abc流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcb流動(dòng)D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動(dòng)【思路點(diǎn)撥】

三個(gè)位置均在N極附近，暗示了三個(gè)位置處磁場(chǎng)的方向和磁通量的大小，據(jù)此可判斷感應(yīng)電流的方向．【嘗試自選】

________【解析】

矩形線圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ兩過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁感線方向相反．由條形磁鐵的磁場(chǎng)可知，線圈在位置Ⅱ時(shí)穿過(guò)閉合線圈的磁通量最少為零，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過(guò)線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，從上向下穿過(guò)線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcd.【答案】

A

判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”[一題多變]若例1題中的位置Ⅰ和Ⅲ離Ⅱ較遠(yuǎn)，下落過(guò)程中感應(yīng)電流方向如何？解析下落過(guò)程分為幾段，磁通量變化情況如下：向上的磁通量先增加后減少，向下的磁通量先增加后減少．感應(yīng)電流方向：先adcb，再abc，再adcb答案見(jiàn)解析命題二右手定則、左手定則和安培定則的區(qū)別和應(yīng)用1．三個(gè)定則的區(qū)別三個(gè)定則應(yīng)用對(duì)象使用方法安培定則電流產(chǎn)生磁場(chǎng)右手握住導(dǎo)線或螺線管左手定則判斷安培力、洛倫茲力的方向左手，四個(gè)手指指向電流方向或正電荷運(yùn)動(dòng)方向右手定則導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流右手，大拇指指向?qū)w切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向2.相互聯(lián)系(1)電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)感應(yīng)電流在原磁場(chǎng)中也要受安培力，這是確定感應(yīng)電流阻礙“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的依據(jù)．(3)有些綜合問(wèn)題中，有時(shí)要同時(shí)應(yīng)用三個(gè)定則．特別提醒三個(gè)定則容易相混，特別是左、右手易錯(cuò)，關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因電而生磁(I→B)→安培定則；(2)因動(dòng)而生電(v、B→I安)→右手定則；(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則．[經(jīng)典例題][例2]

如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向如圖．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于

d點(diǎn)B．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)C．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)D．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b

點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)【思路點(diǎn)撥】

ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)右側(cè)線圈的磁通量不變→cd等勢(shì)；ab變速運(yùn)動(dòng)時(shí)→cd不等勢(shì)→右手定則與安培定則結(jié)合即可判斷．【嘗試自選】

________【解析】

當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí)，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)．又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過(guò)右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb＞φa，電流沿逆時(shí)針?lè)较颍產(chǎn)b金屬棒兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)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(shí)針?lè)较虻模⑶掖鸥袘?yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針，而在右線圈組成的電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上．把這個(gè)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(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)．【答案】

D

在電磁感應(yīng)電路中，比較某兩點(diǎn)電勢(shì)高低時(shí)，需分清誰(shuí)是電源，哪是內(nèi)電路，哪是外電路，遇到不閉合的導(dǎo)體或回路時(shí)，可“認(rèn)為”閉合，此時(shí)右手定則中的四指或安培定則中的四指指向高電勢(shì)處．[應(yīng)用演練]如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A．向右加速運(yùn)動(dòng)B．向左勻速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)

D．向左減速運(yùn)動(dòng)

C

[當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過(guò)L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的；若PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，則穿過(guò)L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過(guò)MN的感應(yīng)電流方向是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)MN的感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流所受的安培力的方向均將反向，MN向右運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C是正確的；同理可判斷D項(xiàng)是錯(cuò)誤的．PQ勻速時(shí)，MN中無(wú)感應(yīng)電流，MN不受安培力，B項(xiàng)錯(cuò)．]1.如圖所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場(chǎng)方向放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將它從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出，以下各種說(shuō)法中正確的是(

)A．向左拉出和向右拉出時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反B．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流方向都是沿順時(shí)針?lè)较虻腃．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流方向都是沿逆時(shí)針?lè)较虻腄．環(huán)在離開磁場(chǎng)之后，仍然有感應(yīng)電流B

[不管將金屬圓環(huán)從哪邊拉出磁場(chǎng)，穿過(guò)閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁通量的減少．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針?lè)较虻模瓸正確，A、C錯(cuò)誤．另外在圓環(huán)離開磁場(chǎng)后，無(wú)磁通量穿過(guò)圓環(huán)，該種情況無(wú)感應(yīng)電流，故D錯(cuò)誤．]2.如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一直導(dǎo)線ab在一個(gè)導(dǎo)體框架上受外力作用向左運(yùn)動(dòng)，那么ab導(dǎo)線中感應(yīng)電流的方向(已知有感應(yīng)電流)及ab導(dǎo)線所受安培力方向分別是(

)A．電流由