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1、第4章第三节楞次定律 课标定位学习目标 1 深刻理解楞次定律的内容 2 理解楞次定律与能量之间的关系 3 会用右手定则及楞次定律解答有关问题 重点难点 1 引导学生对演示实验进行观察 分析 归纳 总结得出楞次定律 2 理解定律中 阻碍 原磁场磁通量的增加或减小的含义 3 应用楞次定律判断感应电流方向 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第三节楞次定律 课前自主学案 课前自主学案 一 探究感应电流的方向1 实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路 分别将N极 S极插入 抽出线圈 如图4 3 1所示 记录感应电流方向如下 图4 3 1 2 现象分析 1 线圈内磁通量增加时的情况 向下 向上 向上
2、 向下 2 线圈内磁通量减少时的情况 向下 向上 向下 向上 3 归纳结论当线圈内磁通量增加时 感应电流的磁场 磁通量的增加 当线圈内磁通量减少时 感应电流的磁场 磁通量的减少 说明 实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系 二 楞次定律1834年 物理学家楞次归纳出以下结论 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的 阻碍 阻碍 阻碍 变化 三 右手定则1 适用范围 适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况 2 内容 伸出右手 使拇指与其余四个手指 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 这时四指所指的方向就是
3、的方向 垂直 导线运动的方向 感应电流 核心要点突破 一 对楞次定律的理解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 的含义 特别提醒 阻碍 的实质 是实现了其他形式的能向电能的转化 这和能的转化与守恒相吻合 如果不是 阻碍 将违背能量守恒 可以得出总能量同时增加的错误结论 3 应用楞次定律的思路 1 明确研究的是哪一个闭合电路 2 明确原磁场的方向 3 判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少 4 由 增反减同 判断感应电流的磁场方向 5 由安培定则判断感应电流的方向 4 楞次定律含义的推广 1 若由于相对运动导致电磁感应现
4、象 则感应电流的效果阻碍该相对运动 简称口诀 来拒去留 2 若电磁感应致使回路的面积有收缩或扩张的趋势 则收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化 即磁通量增大时 面积有收缩趋势 磁通量减少时 面积有增大趋势 简称口诀 增缩减扩 特别提醒 判断回路面积的变化趋势时 若穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向 既可由一般步骤判断 也可根据楞次定律的推广含义判断 若闭合回路所围面积内存在两个方向的磁场 则不宜采用楞次定律的推广含义判断 应根据一般步骤判断 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年哈尔滨高二检测 关于对楞次定律的理解 下面说法中正确的是 A 感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变
5、化B 感应电流的磁场方向 总是跟原磁场方向相同C 感应电流的磁场方向 总是跟原磁场方向相反D 感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同 也可以相反 解析 选AD 根据楞次定律 感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化 A项正确 感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反 在磁通量减小时与原磁场方向相同 B C项错误 D正确 二 楞次定律与右手定则的区别及联系 特别提醒 1 楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向 右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向 若电路是开路 可假设电路闭合 应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向 2 在
6、分析电磁感应现象中电势高低时 一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源 在电源内部 电流方向从低电势处流向高电势处 2 如图4 3 2所示 一个有界匀强磁场区域 磁场方向垂直纸面向外 一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1 左 匀速运动到位置2 则 A 导线框进入磁场时 感应电流方向为a b c d aB 导线框离开磁场时 感应电流方向为a d c b a 图4 3 2 C 导线框离开磁场时 受到的安培力方向水平向右D 导线框进入磁场时 受到的安培力方向水平向左解析 选D 导线框进入磁场时 cd边切割磁感线 由右手定则可知 电流方向沿a d c b a 这时cd边受到的安培力由左手定则可
7、判断其受力方向水平向左 A错 D对 在导线框离开磁场时 ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动 同样用右手定则和左手定则可以判断电流方向为a b c d a 这时安培力的方向仍然水平向左 B C错 如图4 3 3所示 在磁感应强度大小为B 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点 并可绕O点摆动 金属线框从右侧某一位置由静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 课堂互动讲练 A a b c d aB d c b a dC 先是d c b a d 后是a b c d
8、aD 先是a b c d a 后是d c b a d 图4 3 3 精讲精析 线框从右侧开始由静止释放 穿过线框平面的磁通量逐渐减少 由楞次定律可得感应电流的方向为d c b a d 过O点纵轴继续向左摆动过程中 穿过线框平面的磁通量逐渐增大 由楞次定律可得感应电流的方向仍为d c b a d 故B选项正确 答案 B 规律总结 应用楞次定律判断感应电流方向的关键是确定原磁场的方向及其磁通量的变化 四个步骤可灵活运用 可以逆过来根据感应电流的方向确定引起感应电流的原因 变式训练1如图4 3 4所示 当磁铁运动时 流过电阻的电流由A经R到B 则磁铁的运动可能是 A 向下运动B 向上运动C 向左平移
9、D 向右平移 图4 3 4 解析 选BCD 用已知的结论应用楞次定律逆向推断产生感应电流的原因 1 由感应电流方向A R B 应用安培定则知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下 2 由楞次定律判断得螺线管内的磁通量变化应是向下的减小或向上的增加 3 由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的 故应是磁通量减小 磁铁向上运动 向左或向右平移都会导致通过螺线管内向下的磁通量减小 如图4 3 5所示 当磁铁突然向铜环运动时 铜环的运动情况是 A 向右运动B 向左运动C 静止不动D 不能判定 图4 3 5 精讲精析 法一 阻碍相对运动法 产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字
10、来拒去留 磁铁向右运动时 铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动 则磁铁和铜环间有排斥作用 故A正确 法二 电流元受力分析法 如图4 3 6所示 当磁铁向环运动时 由楞次定律判断出铜环的感应电流方向 把铜环的电流等效为多段直线电流元 取上 下两小段电流元进行研 究 由左手定则判断出两段电流元的受力 由此可判断整个铜环所受合力向右 故A选项正确 图4 3 6图4 3 7 法三 等效法 如图4 3 7所示 磁铁向右运动 使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁 而两磁铁有排斥作用 故A正确 答案 A 规律总结 本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法 并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的
11、含义 虽然方法不同 但本质都是楞次定律 只有领会其精髓 才能运用它进行正确的判断 深刻理解楞次定律中 阻碍 的含义是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提 变式训练2如图4 3 8所示 光滑固定导轨M N水平放置 两根导体棒P Q平行放置于导轨上 形成一个闭合回路 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 图4 3 8 解析 选AD 条形磁铁接近回路的过程中 磁通量增大 由 阻碍 的含义可知 P Q相互靠拢 阻碍磁通量增大 排斥磁铁 阻碍其靠近 故正确选项为A D 如图4 3 9所示装置中 L1 L2为闭合铁芯 cd杆原来
12、静止 当ab杆做如下哪些运动时 cd杆将向右移动 A 向右匀速运动B 向右加速运动C 向左加速运动D 向左减速运动 图4 3 9 自主解答 ab匀速运动时 ab中感应电流恒定 L1中磁通量不变 穿过L2的磁通量不变 L2中无感应电流产生 cd保持静止 A不正确 ab向右加速运动时 L2中的磁通量向下增大 L2中感应电流产生的磁场方向向上 故通过cd的电流方向向下 cd向右移动 B正确 同理得C不正确 D正确 答案 BD 规律总结 对于 二级感应 问题 可参考如下规律 ab棒向右匀加速 向左匀减速运动 cd中电流方向相同 ab棒向右匀减速 向左匀加速运动 cd中电流方向相同 但这两种情况中cd电
13、流方向相反 变式训练3如图4 3 10所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ MN 当PQ在外力作用下运动时 MN在磁场力作用下向右运动 则PQ所做的运动可能是 A 向右加速运动B 向左加速运动C 向右减速运动D 向左减速运动 图4 3 10 解析 选BC 设PQ向右运动 用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线从下至上 若PQ向右加速运动 则穿过的磁通量增加 用楞次定律判定可知 感应电流从N流向M 用左手定则判定可知MN是向左运动 可见A不正确 若PQ向右减速运动 则穿过L1的磁通量减少 用楞次定律判定可知感应电流从M流向N 用左手定则判定可知MN是向右运动 可见C正确 同理 设PQ向左运动 用上述类似方法可判定B正确而D错误 本题应选B C
