《2018版高中物理 4.3 楞次定律课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高中物理 4.3 楞次定律课件 新人教版选修3-2（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3楞次定律 1 楞次定律体验楞次定律的实验探究过程 理解楞次定律的内容 能运用楞次定律判断感应电流的方向 解答有关问题 理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映 2 右手定则掌握右手定则 认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式 能运用右手定则判断因导体做切割磁感线运动而产生的感应电流的方向 1 2 3 1 实验探究感应电流的方向 1 实验准备用试触的方法明确电流方向与电流表指针偏转方向之间的关系 2 实验装置将螺线管与电流计组成闭合电路 如图所示 1 2 3 3 实验记录分别将条形磁铁的N极 S极插入或抽出线圈 如图所示 记录感应电流的方向如下 探究感应电流方向的实验记录 1 2 3
2、 4 实验分析 线圈内磁通量增加时的情况 线圈内磁通量减少时的情况 1 2 3 感应电流的磁场方向与原磁场方向总是相同或相反吗 提示 不是 由上面的探究实验分析可知 当原磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 当原磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 可概括为 增反减同 1 2 3 2 楞次定律感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 1 2 3 3 右手定则伸开右手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使拇指指向导线运动的方向 这时四指所指的方向就是感应电流的方向 楞次定律与右手定则在使用范围上有
3、什么区别 提示 楞次定律适用于一切电磁感应现象 而右手定则只适用于导体切割磁感线的情况 1 2 3 1 对楞次定律的进一步理解 1 因果关系闭合导体回路中磁通量的变化是因 产生感应电流是果 原因产生结果 结果又反过来影响原因 2 阻碍 二字的含义 楞次定律中的 阻碍 作用 正是能量守恒定律的反映 在克服这种阻碍的过程中 其他形式的能转化为电能 1 2 3 阻碍 的几个层次 1 2 3 3 阻碍 的表现从能量守恒定律的角度 楞次定律可广义地表述为感应电流的 效果 总是要反抗 或阻碍 引起感应电流的原因 常见的情况有以下四种 从阻碍磁通量变化的角度来看 可理解为 增反减同 当引起感应电流的磁通量增
4、加时 感应电流的磁场就与原磁场的方向相反 当引起感应电流的磁通量减少时 感应电流的磁场就与原磁场的方向相同 从阻碍相对运动的角度来看 可理解为 来拒去留 楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释 既然有感应电流产生 就有其他形式的能转化为电能 又由于感应电流是由相对运动引起的 所以只能是机械能转化为电能 因此机械能减少 磁场力对物体做负功 是阻力 表现出的现象就是阻碍相对运动 1 2 3 从改变线圈面积的角度来看 可理解为 增缩减扩 若穿过闭合回路的磁通量增加时 面积有收缩的趋势 若穿过闭合回路的磁通量减少时 面积有扩大的趋势 从阻碍电流变化的角度来看 可理解为 增反减同 当原电流增大时 感应电
5、流的方向与原电流方向相反 当原电流减小时 感应电流的方向与原电流方向相同 这种情况将在第6节自感现象中遇到 1 2 3 例如 在如图所示的电路中 abcd是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框 E是电源 当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时 电路中电流减小 线框所在位置的磁感应强度B减小 穿过线框的磁通量减少 这时线框就以增大有效面积的方式来阻碍磁通量的减少 于是线圈将顺时针转动 1 2 3 4 弄清 阻碍 与 阻止 相反 的区别 阻碍不是阻止 最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化 是 阻而未止 阻碍不是相反 当引起感应电流的磁通量增加时 感应电流的磁场与引起感应电流的原磁场方向相反
6、 当引起感应电流的磁通量减少时 感应电流的磁场与引起感应电流的原磁场方向相同 增反减同 涉及相对运动时 阻碍的是导体与磁体间的相对运动 而不是阻碍导体或磁体的运动 1 2 3 2 楞次定律与右手定则的区别 1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合电路 右手定则研究的是闭合电路的一部分 即一段做切割磁感线运动的导体 2 从适用范围上说 楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 3 有的问题只能用楞次定律不能用右手定则 有的问题则两者都能用 究竟选用楞次定律还是右手定则 要具体问题具体分析 例如 若是导体不动 回路中的磁通量变化
7、 要用楞次定律判断感应电流的方向 而不能用右手定则判断 若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简便 用楞次定律也能进行判断 但较为麻烦 1 2 3 3 右手定则 楞次定律 安培定则 左手定则的应用比较 1 2 3 如图所示 当导体棒向左平动切割磁感线而产生感应电流时 用右手定则可判断出感应电流的方向是a b 再利用左手定则可判断出ab所受安培力的方向为水平向右 与导体相对磁场运动的方向相反 这一现象也进一步说明了感应电流在电磁感应现象的 阻碍 作用 还可利用安培定则判断出ab中感应电流的磁场方向 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型一楞次定律的应用 例题
8、1 如图所示 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中 将它从匀强磁场中匀速拉出 以下各种说法中正确的是 A 向左拉出和向右拉出时 环中的感应电流方向相反B 向左或向右拉出时 环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C 向左或向右拉出时 环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D 环在磁场中运动时 就已经有感应电流了 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 点拨 将环拉出时 穿过圆环的磁通量减少 由楞次定律即可判断出感应电流的磁场方向 进而由安培定则判断出感应电流方向 解析 将金属圆环不管从哪边拉出磁场 穿过闭合圆环的磁通量都要减少 根据楞次定律可知 感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少 感应电流的磁场
9、方向与原磁场方向相同 应用安培定则可以判断出感应电流的方向是沿顺时针方向的 选项B正确 选项A C错误 另外 圆环在磁场中运动时 穿过圆环的磁通量没有改变 该情况无感应电流 故选项D错误 答案 B题后反思应用楞次定律判断感应电流方向时 首先应明确原磁场的方向和原磁通量的增减 然后根据楞次定律的 增反减同 判断感应电流的磁场方向 最后由安培定则判断感应电流的方向 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 触类旁通若例题1中开始时金属圆环处于磁场左边界左侧 圆环向右运动至穿出磁场过程中 试判断感应电流的方向 答案 穿进时 感应电流方向沿逆时针方向 穿出时 感应电流方向沿顺时针方向 类型一 类型二 类
10、型三 类型四 类型五 类型二左 右手定则的应用 例题2 多选 如图所示 导体AB CD可在处于匀强磁场的两水平轨道上自由滑动 且两水平轨道在中央交叉处互不相通 当导体棒AB向左移动时 A AB中感应电流的方向为A到BB AB中感应电流的方向为B到AC CD向左移动D CD向右移动点拨 因动而生电 类问题用右手定则 因电而受力 类问题用左手定则 解析 由右手定则可判断AB中感应电流方向为A到B 从而CD中电流方向为C到D 导体CD所受安培力方向由左手定则判断知向右 所以CD向右移动 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 答案 AD题后反思安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律是用来研究不同因果
11、关系问题的规律 搞清它们的适用范围是正确应用的关键 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型三楞次定律推广含义的应用 例题3 多选 如图所示 光滑固定导轨M N水平放置 两根导体棒P Q平行放于导轨上 形成一个闭合回路 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 A P Q将相互靠拢B P Q将相互远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度小于g点拨 楞次定律的推广含义 感应电流的效果总要反抗感应电流的产生原因 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 解析 方法一 设磁铁下端为N极 如图所示 根据楞次定律可判断出P Q中感应电流方向 根据左手定则可判断P Q所受安培力的方向如图所示 可见P Q将相互
12、靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律知磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当下端为S极时 可得到同样的结果 方法二 根据楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是要反抗感应电流的产生原因 本题的 原因 是回路中磁通量的增加 归根结底是磁铁靠近回路 效果 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 所以P Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 答案 AD题后反思从上面提供的两种解法来看 应用楞次定律的推广含义分析此类问题往往比直接应用楞次定律方便 快捷 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型四二次感应问题 例题4 多选 如图所示 在匀强磁场中放
13、有平行金属导轨 它与大线圈P相连接 要使小线圈Q获得顺时针方向的感应电流 则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是 两线圈共面 A 向右匀速运动B 向左加速运动C 向右减速运动D 向右加速运动点拨 导体棒ab的运动必须是变速的 产生的一次感应电流是变化的 才能使小线圈中产生二次感应电流 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 解析 欲使Q线圈中产生顺时针的感应电流 感应电流的磁场方向垂直于纸面向里 由楞次定律可知有两种情况 一是P中有顺时针方向的逐渐减小的电流 该电流产生的穿过Q的磁通量在减少 二是P中有逆时针方向的逐渐增大的电流 该电流产生的穿过Q的磁通量在增大 因此 对于第一种情况 应使ab
14、向右减速运动 对于第二种情况 应使ab向左加速运动 当ab匀速运动时 在P中产生的感应电流是稳定的 穿过Q的磁通量不变化 Q中无感应电流产生 故选项B C正确 答案 BC题后反思本题是一个二次感应电流问题 ab运动切割磁感线在P的闭合回路中产生感应电流 这个电流必须变化 才能在Q中再次产生感应电流 本题采用逆向思维的分析方法 对提高分析问题 解决问题的能力大有帮助 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型五楞次定律与图象相结合的问题 例题5 多选 如图甲所示 长直导线右侧的矩形线框abcd与直导线位于同一平面 当长直导线中的电流发生如图乙所示的变化时 图中所示电流方向为正方向 线框中的感应
15、电流方向与线框受力情况为 A t1到t2时间内 线框内电流的方向为abcda 线框受力向右B t1到t2时间内 线框内电流的方向为abcda 线框受力向左C 在t2时刻 线框内电流的方向为abcda 线框受力向右D 在t3时刻 线框内无电流 线框不受力 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 点拨 熟练应用楞次定律及其推广含义是准确处理此类问题的关键 解析 t1到t2时间内 由安培定则可判定线框中的磁场垂直纸面向里且减小 由楞次定律可判定线框内电流方向为abcda 由楞次定律的阻碍含义知线框受力向左以减缓线框中磁通量的减少 故选项A错误 选项B正确 t2时刻 导线中电流变化最快 即线框中磁通量的变化产生感应电流 但由于导线中电流为0 即原磁场为0 线框不受安培力 故选项C错误 t3时刻 导线中电流最大 但变化率为0 则线框内无感应电流 不受安培力 故选项D正确 答案 BD 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 题后反思 1 本题中在原磁场不为0时 线框受力的方向只取决于导线中电流的变化情况 电流增大 线框受力向右 穿过线框中的磁通量增加 反之受力向左 2 线框是否受力除考虑线框中是否有感应电流外 还要考虑原磁场的有无
