第1節(jié)　楞次定律

(3)實驗結(jié)論①當穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與磁體磁場的方向是_____的，

磁通量的減小。②當穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場與磁體磁場的方向是_____的，

磁通量的增大。2．判一判(1)感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相反。

(

)(2)感應(yīng)電流的磁場方向可以與原磁場方向相同。

(

)(3)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙原磁通量的變化。

(

)相同相反×√√阻礙阻礙1．填一填(1)楞次定律①表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要

引起感應(yīng)電流的

的變化。②產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程遵循能量守恒定律，即消耗的機械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的

。阻礙磁通量電能(2)右手定則①內(nèi)容伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從

進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時

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2．判一判(1)楞次定律明確了感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向間存在的關(guān)系。

(

)(2)感應(yīng)電流的磁場可以阻止產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化。

(

)(3)右手定則適用于產(chǎn)生感應(yīng)電流的各種情形。

(

)3．想一想(1)當線圈和磁場發(fā)生相對運動而引起感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流的效果是阻礙線圈或磁場的運動嗎？提示：感應(yīng)電流的效果是阻礙線圈與磁場間的相對運動。(2)左手定則和右手定則中“四指所指的方向”表示的物理意義一樣嗎？提示：左手定則中“四指所指的方向”為已知電流的方向，右手定則中“四指所指的方向”表示感應(yīng)電流的方向?！痢痢猎谕娭睂?dǎo)線附近有一閉合線圈abcd，如圖所示。當直導(dǎo)線中的電流強度I逐漸減小時，試判斷線圈中感應(yīng)電流的磁場方向。提示：垂直紙面向里。[重難釋解]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)電流的磁場的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)。2．楞次定律中“阻礙”的含義[解析]條形磁鐵內(nèi)部磁場的方向是從S極指向N極，可知條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管的過程中磁場的方向都是向右的，當條形磁鐵進入螺線管的時候，穿過螺線管的磁通量向右增大；當條形磁鐵穿出螺線管時，穿過螺線管的磁通量向右減小，根據(jù)楞次定律判斷條形磁鐵進入和穿出螺線管的過程中，感應(yīng)電流的磁場方向分別是向左和向右的，再由安培定則可以判斷出，先有a→G→b方向的感應(yīng)電流，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流，選項C正確，A、B、D錯誤。[答案]

C[素養(yǎng)訓練]1．根據(jù)楞次定律可知下列關(guān)于感應(yīng)電流的磁場說法正確的是

(

)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)電流的磁場方向相同解析：根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙磁通量。分析易知A、B、D項錯誤，C項正確。答案：C

2．如圖所示，兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是

(

)A．同時增大B1減小B2

B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B2解析：當同時增大B1減小B2時，通過金屬圓環(huán)的總磁通量增加，且方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則知，此時金屬圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，A項錯誤；同理當同時減小B1增大B2時，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，B項正確；當同時以相同的變化率增大或減小B1和B2時，金屬圓環(huán)中的總磁通量沒有變化，仍然為0，金屬圓環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，C、D項均錯誤。答案：B

3.如圖所示，a、b、c三個上下平行的圓形線圈同軸水平放置，現(xiàn)閉合b線圈中的開關(guān)S，則在閉合S的瞬間，由上向下觀察

(

)A．a(chǎn)、c線圈中無感應(yīng)電流B．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿順時針方向C．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿逆時針方向D．a(chǎn)、c線圈中感應(yīng)電流的方向相反解析：閉合S時，b線圈中電流沿逆時針方向，根據(jù)安培定則，穿過a線圈的磁場方向向上，磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向向下，由安培定則判斷感應(yīng)電流為順時針方向，同理c線圈中的感應(yīng)電流也為順時針方向。故B正確，A、C、D錯誤。答案：B

法拉第圓盤發(fā)電機如圖所示。半徑為r的導(dǎo)體圓盤繞豎直軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)，勻強磁場B豎直向上，兩電刷分別與圓盤中心軸和邊緣接觸，電刷間接有阻值為R的電阻。分析該發(fā)電機的工作原理，并確定流過電阻的電流方向。提示：將圓盤看作是由無數(shù)條沿半徑方向的輻條組成的，圓盤轉(zhuǎn)動時，輻條做切割磁感線運動，由右手定則可以判斷，流過電阻R的電流方向為由b→a。

[解析]

以導(dǎo)體棒為研究對象，導(dǎo)體棒所處位置磁場的方向向下，運動方向向右，根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向是N→M，再根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力的方向水平向左，選項A、C正確。[答案]

AC(1)如果回路中的一部分導(dǎo)線做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡便，用楞次定律也能進行判斷，但較為麻煩。(2)如果導(dǎo)線不動，而磁場相對導(dǎo)線運動，此時仍可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，但是右手定則中拇指所指的方向不是磁場運動的方向，而是磁場運動的反方向，即仍然是導(dǎo)線相對磁場做切割磁感線運動的方向。1.如圖所示，邊長為d的正方形線圈，從位置A開始向右運動，并穿過寬為L(L＞d)的勻強磁場區(qū)域到達位置B，則

(

)A．整個過程，線圈中始終有感應(yīng)電流B．整個過程，線圈中始終沒有感應(yīng)電流C．線圈進入磁場和離開磁場的過程中，有感應(yīng)電流，方向都是逆時針方向D．線圈進入磁場過程中，感應(yīng)電流的方向為逆時針方向；穿出磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向為順時針方向

[素養(yǎng)訓練]解析：在線圈進入或離開磁場的過程中，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線圈完全在磁場中時，穿過線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項A、B錯誤；由右手定則可知，線圈進入磁場過程中，線圈中感應(yīng)電流沿逆時針方向，線圈離開磁場過程中，感應(yīng)電流沿順時針方向，選項C錯誤，D正確。答案：D

2.如圖所示，勻強磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時

(

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應(yīng)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：由右手定則知ef上的電流方向由e→f，故環(huán)的右側(cè)的電流方向為逆時針，環(huán)的左側(cè)的電流方向為順時針，故D正確。答案：D

如圖甲所示，磁鐵插入線圈，電流表指針偏轉(zhuǎn)；如圖乙所示，磁鐵靠近閉合金屬圓環(huán)，圓環(huán)遠離磁鐵。請解釋圖中“阻礙”的表現(xiàn)形式。提示：甲圖“增反減同”，乙圖“來拒去留”。

[重難釋解]1．楞次定律的一般表述感應(yīng)電流的“效果”總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的“原因”。2．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用，正是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，常見的情況有以下四種：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)線的相對運動(來拒去留)。(3)通過改變線圈面積來“阻礙”(增縮減擴)。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學習到)。[解析]可以假設(shè)磁鐵的下端為N極，當條形磁鐵插入回路之間時，穿過回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律判斷出回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(俯視)，再依據(jù)左手定則判斷出a桿受到安培力將向右運動，b桿受到安培力將向左運動，可知a、b兩桿將分別向O點靠近。然后再假設(shè)磁鐵的下端為S極，用同樣的方法判斷可知a、b兩桿也分別向O點靠近。本題也可根據(jù)楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式——“增縮減擴”，可知當條形磁鐵插入回路時，穿過回路的磁通量增大，a、b兩桿將分別向O點靠近。故C正確。[答案]

C[素養(yǎng)訓練]1．如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到

(

)A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C．撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D．撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動解析：將開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至M端或N端，都會使線圈中的電流突然增大，穿過右邊圓環(huán)的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圓環(huán)都會向右運動以阻礙磁通量的增大，選項B正確，A、C、D均錯誤。答案：B

2.如圖所示，圓形閉合線圈a平放在絕緣水平桌面上，在a的中心靜止放置一條形磁鐵。把條形磁鐵豎直向上移走的過程中，下列說法正確的是(

)A．穿過線圈a的磁通量增加B．線圈a中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．線圈a中將產(chǎn)生從上往下看順時針方向的感應(yīng)電流D．線圈a對水平桌面的壓力小于其重力解析：線圈a中磁感應(yīng)強度方向向上，當把條形磁鐵豎直向上移走時，線圈a內(nèi)的磁通量減小，根據(jù)楞次定律及右手螺旋定則可知，線圈a中一定產(chǎn)生從上往下看逆時針方向的感應(yīng)電流，線圈a有擴張的趨勢，同時有向上靠近磁鐵的趨勢，則線圈a對桌面的壓力減小，壓力小于其重力，故D正確。答案：D

3.如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的O軸轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑動時，導(dǎo)線框的運動情況是

(

)A．保持靜止不動B．逆時針轉(zhuǎn)動C．順時針轉(zhuǎn)動D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向解析：根據(jù)楞次定律的廣義“阻礙”作用，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，外電路的總電阻增大，通過電磁鐵的電流減小，穿過導(dǎo)線框ab的磁通量減少，為了阻礙磁通量減少，只能增大穿過導(dǎo)線框的有效面積，ab必做順時針方向轉(zhuǎn)動，故C正確。分析過程并未涉及電源的極性，所以結(jié)論與電源的極性無關(guān)。答案：C

一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．(選自魯科版新教材“迷你實驗室”)如圖所示，將內(nèi)徑一樣的鋁管(或銅管)和塑料管豎直放置在墊有毛巾的桌面上方，從同一高度同時釋放兩塊磁性很強的磁體，一塊從鋁管內(nèi)下落，另一塊從塑料管內(nèi)下落。進入鋁管的磁體將會滯后一段時間落到桌面。做一做，并說明這是為什么。提示：強磁體在鋁管中下落時，鋁管中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙強磁體下落，而塑料管為絕緣體，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，強磁體將做自由落體運動，故鋁管中的強磁體將會滯后一段時間落到桌面。二、注重學以致用和思維建模2．研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨特屬性的新型合金，只要略微提高其溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使它旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，一圓形線圈放在圓柱形該合金材料下方，現(xiàn)對該合金材料進行加熱，則

(

)A．線圈中將產(chǎn)生逆時針方向的電流B．線圈中將產(chǎn)生順時針方向的電流C．線圈將有收縮的趨勢D．線圈將有擴張的趨勢解析：對該合金材料進行加熱，這種合金會從非磁性合金變成強磁性合金，穿過線圈的磁通量增大，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于磁場的方向未知，所以不能判斷出感應(yīng)電流的方向，故A、B錯誤；當合金材料的磁場增大時，穿過線圈的磁通量增大，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流將阻礙磁通量的增大，線圈面積有縮小的趨勢，故C正確，D錯誤。答案：C

3．如圖所示是某研究性學習小組的同學設(shè)計的電梯墜落的

應(yīng)急安全裝置，在電梯轎廂上安裝永久磁鐵，并在電梯

的井壁上鋪設(shè)線圈，這樣可以在電梯突然墜落時減小對

人員的傷害，關(guān)于該裝置，下列說法正確的是

(

)A．當電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中B．當電梯墜落磁鐵到達圖示位置時，閉合線圈A、B中的電流方向相反C．當電梯墜落磁鐵到達圖示位置時，只有閉合線圈A在阻礙電梯下落D．當電梯墜落磁鐵到達圖示位置時，只有閉合線圈B在阻礙電梯下落解析：若電梯突然墜落，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會阻礙電梯與井壁的相對運動，可起到應(yīng)急避險作用，但不能使電梯停在空中，故A錯誤；當電梯墜落磁鐵到達題圖所示位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時針方向，閉合線圈B中向上的磁場增強，感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時針方向，可知閉合線圈A、B中感應(yīng)電流方向相反，故B正確；結(jié)合B項的分析可