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1、感应电流的方向 要点疑点考点 课 前 热 身 能力思维方法 延伸拓展 要点疑点考点 一、感应电流的方向判断 感应电流的方向可由楞次定律来判断,而右手 定则则是该定律的一种特殊运用.右手定则适 用于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动 时产生感应电流的方向判断;而楞次定律适用 于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断, 更具有普遍性. 要点疑点考点 二、具体应用 1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指 垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线垂直(或 斜着)穿过掌心,大拇指指向导体运动的方向,其 余四指所指的方向就是感应电流的方向. 2.楞次定律的内容:感应电流的磁场总是要阻 碍引起感应电流的原磁
2、通的变化. 要点疑点考点 对楞次定律的理解:如原来磁通是增强,则感 应电流磁场与原磁场反向;如原来磁通在减弱,感 应电流磁场就与原磁场方向一致即“增反”“减同”.“ 阻碍”不是“阻止”,回路的磁通还是在改变的.注意 不要理解为一定与原磁场相反. 要点疑点考点 3.楞次定律的另一类表述:感应电流的效果 总是要反抗产生感应电流的原因. 由电磁感应现象而会引起一些受力、相对运动、 磁场变化等等都有阻碍原磁通变化的趋势.相比较 而言,第二种表述的重点到并不是感应电流的方 向问题了,而是针对于感应电流有关的动力学问 题了. 要点疑点考点 4.应用楞次定律的基本程序:先分析清楚原 磁场的有无和方向;确定原
3、磁通是增强还是 减弱;利用“增反减同”的原理判定感应电流 的磁场方向该当如何;最终确定感应电流的 方向. 【注意事项】在这类问题中,将会用到安培定 则、左手定则、右手定则或楞次定律,学生的 分析过程要条理化,此外这类问题也有可能是 逆向思维.比如:已知感应电流的方向,回过头 来让同学们判断原磁通的变化. 课 前 热 身 1.矩形线圈abcd位于通电直导线附近,且开 始时与导线同一平面,如图12-2-1所示,线圈的 两条边与导线平行,要使线圈中产生顺时针方向 电流,可以(DE) 课 前 热 身 A.线圈不动,增大导线中的电流 B.线圈向上平动 C.ad边与导线重合,绕导线转过一个小角度 D.以b
4、c边为轴转过一个小角度 E.以ab边为轴转过一个小角度 课 前 热 身 2.如图12-2-2,线框abcd在匀强磁场中沿金属 框架向右匀速运动,则(AC) A.线框中有感应电流 B.线框中无感应电流 C.f点电势高于c点电势 D.a、d两点电势相同 课 前 热 身 3.闭合的金属线框放在匀强磁场中,线框 所在平面与磁场方向垂直,如使线圈有扩张的 趋势,应(BD) A.使磁场增强 B.使磁场减弱 C.线框在磁场中平动 D.线框在磁场中绕其一边转动 课 前 热 身 4.如图12-2-3所示,在下面两磁极间有一线 圈,应用哪些方法可以产生电磁感应现象. 能力思维方法 【例1】如图12-2-4所示,一
5、水平放置的矩形线圈 abcd,在细长的磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边 在纸外,ad边在纸内,由图中的位置到位置,这 三个位置都靠的很近,在这个过程中,线圈中感应 电流是:(A) 图12-2-4 能力思维方法 A.沿abcd流动 B.沿dcba流动 C.由到是沿abcd流动;由到是 沿dcba流动 D.由到是沿dcba流动;由到是 沿abcd流动 能力思维方法 【解析】本题是使用楞次定律的分步 骤的练习,确定线圈周围的磁场分布, 分别确定线圈从上到下的过程有中有无 磁通,以及磁通的方向,再确定其磁通 的增与减,利用“增反减同”来判定感应电 流的磁场方向,最后利用安培定则来确 定感应电流的方向
6、. 能力思维方法 【例2】如图12-2-5所示,光滑的导体MN水平放置 ,两根导体棒平行放在导轨上,形成一个闭合回路 ,当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程 中,导体P、Q的运动情况是(A) A.将互相靠拢 B.将互相远离 C.将均保持静止 D.因条件不足, 无法确定 能力思维方法 【解析】方法一:设磁铁下端为N极,其下落过程中 ,线圈中的原磁通可确定,其增加的趋势也可确定 ,即可由“增反减同”的原理判断出感应电流在回路 中央间的磁场方向应当竖直向上,线圈中感应电流 也就可知,根据左手定则再判断P、Q所受安培力的 方向,则应当向中央靠扰. 方法二:根据楞次定律的第二种表述,感应电 流的
7、效果,总是要反抗产生感应电流的原因,本题 的“原因”;就是回路中磁通增加,则线圈面积减小 ,以阻止其增加. 能力思维方法 另外,此题还可以由第二种表述迅速判断 出磁体下落时的加速度应当小于g. 【讨论】如果磁体是向上提起的,则P、Q 的运动将如何?或者说磁体已向下穿过了回路 并在向下落,则P、Q的运动如何?且此时磁体 的加速度大小如何? 能力思维方法 【例3】如图12-2-6所示,金属方框放在匀强磁 场中,将它从磁场中匀速拉出,下列说法中正确性 的是:(B) 能力思维方法 A.向左或向右拉出,其感应电流的方向相反 B.不管从什么方向拉出,框中感应电流的方 向总是沿顺时针方向流动的 C.不管从什
8、么方向拉出,框中感应电流的方 向总是沿逆时针方向流动的 D.在此过程中,感应电流的方向无法判断 能力思维方法 【解析】此题可用几种方法判断,可以用右 手定则来确定,线圈整体在磁场中做平行切割磁 感线时,无感应电流,但有感应电动势.当其某 一边出磁场时其对边则以切割磁感线的形式出现 ,用右手定则可一一判定两种情况下框中的感应 电流方向是相同的.用楞次定律也可以,判断通 过线圈中的磁通以及其方向,再判断磁通是否发 生了变化,得以判断线圈中是否有感应电流以及 感应电流的方向. 延伸拓展 【例4】如图12-2-7所示,在水平方向的匀强磁 场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在 平面垂直.质量分别为
9、ma、mb的两金属a和b与导轨 相连,并可沿导轨无摩擦滑动,现用一恒力F向 上拉a,结果a和b分别向上和向下做匀速运动, 速度大小相等,此时 F的功率为P1,感应 电流做功的功率为P2, 下列关于P1、P2大小 关系的说法正确的是 (D) 延伸拓展 A.P1和P2一定相等 B.P1一定大于P2 C.若ma大于mb,则P1一定小于P2 D.若ma大于mb,则P1一定大于P2 延伸拓展 【解析】本题是一道综合题,可以用多种方法解, 如果用功能关系来解就方便的多了.而在功能关系中 主要运用动能定理、能的转化和守恒; 如用功能关系结合动能定理:以两个导体为一 整体,整体受到三种力的作用,重力、拉力和安
10、培 力,且三力均做功,由整体的受力平衡可得: F=mag+mbg,此处两个安培力相等且反向,即可以看做 对整体的作用效果为0,也可以等效为内力;由动能 定理得:WG+WF+W安=0,且三力作用时间相同,即可 得:PG+P1+P2=0,P2=P1+(mbg-mag)v,如果 有mamb,则有P2P1.综上所述,本题答案为D. 延伸拓展 【例5】如图12-2-8所示,一闭合的铜环从 静止开始由高处 下落通过条形磁铁 后继续下落,空气 阻力不计,则圆环 的运动过程中,下 列说法正确的是(B) 图12-2-8 延伸拓展 A.在磁铁的正上方时,圆环的加速度小于g,在 下方时大于g B.圆环在磁铁的上方时
11、,加速度小于g,在下方 时也小于g C.圆环在磁铁的上方时,加速度小于g,在下方 时等于g D.圆环在磁铁的上方时,加速度大于g,在下方 时小于g 延伸拓展 【解析】此题易错选A、C,原因是在判 断磁场力的作用时缺乏对条形磁铁的磁感线 的空间分布的了解.此题可用方法很多.可用 标准的解题步骤,先判断通过线圈的原磁通 的方向,再确定原磁通的变化(是增是减), 利用“增反减同”的原理判断感应电流的磁通 的方向,最后判断感应电流的方向,这作为 第一步;其次明确感应电流与磁铁之间的相 互作用力; 延伸拓展 但如用楞次定律的另一种表述,感应电流总 是阻碍导体间的相对运动,其意思是总是阻碍导 体间的距离变化,因此圆环在磁铁的上方下落时 ,磁场总是阻碍圆环下落,即ag;而下落到磁 铁的下方时,由于圆环与磁铁的距离增大,磁场 力要阻碍它向下运动,因此ag.综上所述,本题 答案为B. 一般地,凡是由于外界因素而先使导体运动 ,进而产生感应电流的,都可用“导体间相对运动 ”来判定.