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1、4.楞 次 定 律,一、右手定则,1.使用方法:将右手手掌伸平,使大拇指 与其余并拢的_,并与手掌在同 一平面内,让磁感线从_,大拇 指指向导体运动方向,这时_就是感应电流 的方向,也就是感应电动势的方向。 2.适用范围:适用于_电路部分导体_产生 感应电流的情况。,四指垂直,手心穿入,四指的指向,切割磁感线,闭合,二、楞次定律,1.分析: (1)线圈内磁通量增加时的情况:(表内选填“向上”或“向下”),向下,向上,向上,向下,(2)线圈内磁通量减少时的情况:(表内选填“向上”或“向下”),向下,向下,向上,向上,2.实验结论: (1)当线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场 方向_。 (
2、2)当线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场 方向_。,相反,相同,3.楞次定律及其应用: (1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场 总是要阻碍引起感应电流的_的变化。,磁通量,(2)应用楞次定律的一般步骤: 分辨引起电磁感应的原磁场B0的_。 确定B0通过闭合回路磁通量的_。 根据_,确定感应电流的磁场B方向。 用_判断能够形成上述磁场B的感应电 流的方向。,方向,增减,楞次定律,安培定则,【思考辨析】 (1)感应电流的磁场总是阻止回路中磁通量的变化。 ( ) (2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。 ( ) (3)由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相
3、反。 ( ),(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。 ( ),提示:(1)。“阻止”应改为“阻碍”。 (2)。感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化,不是原磁场的变化。 (3)。感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向有时相反,有时相同。 (4)。符合楞次定律的描述。,一 楞次定律的理解和应用 【典例】(2017全国卷)如图,在方向垂直于纸面向 里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂 直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS, 一圆环形金属框T位于回路围成的区域内,线框与导轨 共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列
4、说法正确的是 世纪金榜导学号( ),A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向,【解析】选D。因为PQ突然向右运动,由右手定则可知, PQRS中的感应电流方向为逆时针,穿过T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中的感应电流方向为顺时针,故A、B、C错误,D正确。,【核心归纳】 1.“阻碍”的理解:,2.“阻碍”的表现形式: 楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在克服“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,常见的情况有以下四种: (1)阻
5、碍原磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)。,(3)通过改变线圈面积来“反抗”(扩大或缩小)。 (4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。,【过关训练】 1.关于楞次定律,下列说法中正确的是 ( ) A.感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相反 B.感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相同 C.感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大还是减小 D.感应电流的磁场总是和原来磁场的变化相同,【解析】选C。根据楞次定律,感应电流的磁场方向总是阻碍原磁场的变化,当外磁场增加时,感应电流的磁场与外磁场的方向相反,当外磁场减弱时,感应电流的磁场与外磁场的方向相同,感应电流的
6、磁场方向取决于磁通量是增大还是减小;选项A、B、D错误,C正确;故选C。,2.如图所示,金属环所在区域存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度逐渐增大时,内、外金属环中感应电流的方向为 ( ),A.外环顺时针、内环逆时针 B.外环逆时针,内环顺时针 C.内、外环均为逆时针 D.内、外环均为顺时针,【解析】选B。首先明确研究的回路由外环和内环共同组成,回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加。由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,垂直于纸面向外,再由安培定则判断出感应电流的方向是:在外环沿逆时针方向,在内环沿顺时针方向,故选项B正确。,【补偿训练
7、】 1.如图所示,一均匀的扁平条形磁铁的轴 线与圆形线圈在同一平面内,磁铁中心与 圆心重合,为了在磁铁开始运动时线圈中 能得到逆时针方向的感应电流,磁铁的运动方式应是 ( ),A.N极向纸内,S极向纸外,使磁铁绕O点转动 B.N极向纸外,S极向纸内,使磁铁绕O点转动 C.磁铁在线圈平面内顺时针转动 D.磁铁在线圈平面内逆时针转动,【解析】选A。当N极向纸内,S极向纸外转动时,穿过线圈的磁场从无到有并向里,感应电流的磁场应向外,电流方向为逆时针,A选项正确;当N极向纸外,S极向纸内转动时,穿过线圈的磁场向外并增加,感应电流方向为顺时针,B选项错误;当磁铁在线圈平面内绕O点转动时,穿过线圈的磁通量
8、始终为零,因而不产生感应电流,C、D选项错误。,2.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿 过一个闭合螺线管,则电路中( ) A.始终有感应电流自a向b流过电流表G B.始终有感应电流自b向a流过电流表G C.先有aGb方向的感应电流,后有bGa方向的感应电流 D.将不会产生感应电流,【解析】选C。条形磁铁从左边进入螺线管的过程中,在螺线管内产生的磁场方向向右,穿过螺线管的磁通量不断增加,根据楞次定律,感应电流的方向是aGb。条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中,在螺线管中产生的磁场方向仍向右,穿过螺线管的磁通量不断减少,根据楞次定律,感应电流的方向是bGa,故C正确。,二 楞次定律、右手定则、左手定
9、则 【典例】(多选)如图所示,面积为S的矩形 导线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁 场中,磁场方向与线框平面成角。当线 框以ab为轴顺时针匀速转90角过程中,下列判断正确 的是 ( ) 世纪金榜导学号,A.线框中电流方向先为abcda,再为adcba B.线框中电流方向一直为abcda C.线框中电流先减小后增大 D.线框中电流先增大后减小,【解析】选B、D。矩形线框abcd如图所示放置,此时通 过线框的磁通量为1=BSsin。当线框以ab为轴顺时 针匀速转90角过程中先减小,后反向增大,当规定 此时穿过线框为正面,则当线框绕ab轴转90角时,穿 过线框反面,则其磁通量:2=-BSsin
10、。因此穿过线 框平面的磁通量的变化为先减小后反向增大。根据楞,次定律可知,减小时,磁通量减小,产生的感应电流的 方向是abcda;磁通量反向增大时,同理可知, 感应电流的方向仍然是abcda。故A错误,B正 确;减小时,cd棒切割磁感线,产生的电动势:E= B v有效=B cos,可知,电动势随夹角 的减小而增大,所以线框中电流先增大;当反向增大时, 电动势随夹角的增大而减小。故C错误,D正确。,【核心归纳】 1.楞次定律与右手定则的比较:,2.右手定则与左手定则的比较:,【过关训练】 1.一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场 中自由下落,并始终保持水平方向且与 磁场方向垂直。如图所示,则有 (
11、 ),A.Uab=0 B.ab,Uab保持不变 C.ab,Uab越来越大 D.ab,Uab越来越大,【解析】选D。导体棒ab切割磁感线产生感应电动势,由右手定则可知,b点电势高,a点电势低,即ab,导体棒下落过程速度v越来越大,感应电动势E=BLv越来越大,导体棒ab两端电势差Uab 越来越大,故D正确。,2. (多选)(2018全国卷) 如图,两 个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈 通过开关与电源连接,另一线圈与远处 沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。 将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针 处于静止状态。下列说法正确的是 世纪金榜导学号( ),A.开关闭合后的瞬间,小
12、磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合后并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向,C.开关闭合后并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D.开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,【解析】选A、D。开关闭合后的瞬间,根据安培定则可 知,两线圈内的磁场方向水平向右。因为线圈内的磁通 量增加,根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由南 到北,再根据安培定则可知直导线内的电流在正上方产 生的磁场方向垂直纸面向里,则小磁针的N极朝垂直纸 面向里的方向转动,故选项A正确;开关闭合后并保持一,段时间后,与直导线相连的线圈内磁通量不变,
13、则直导线没有感应电流,故小磁针不动,故选项B、C错误;开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间,与直导线相连的线圈内磁通量减少,根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由北到南,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,故选项D正确。,【补偿训练】 1.(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP和QQ都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,现在垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( ),A.感应电流方向是NM B.感应电流方向是MN C.安培力水平向左 D.安培力水平向右,【
14、解析】选A、C。磁场方向向下,导体棒MN的运动方向向右,由右手定则,感应电流方向是NM,再由左手定则,安培力水平向左,所以A、C正确。,2.如图所示,一个轻质铝环套在一根水 平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向右运 动靠近铝环时,铝环的运动情况是 ( ) A.向右运动 B.向左运动 C.静止不动 D.不能判定,【解析】选A。解法一:电流元受力分析法。 如图所示,当磁铁向环运动时,穿过铝环的磁通量增加, 由楞次定律判断出铝环的感应电流的磁场方向与原磁 场的方向相反,即向右,根据安培定则可判断出感应电 流方向,从左侧看为顺时针方向,把铝环的电流等效为 多段直线电流元,取上、下两小段电流元进行研究,由,左
15、手定则判断出两段电流元的受力,由此可判断整个铝环所受合力向右,故A选项正确。,解法二: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“来拒去留”。磁铁向右运动时,铝环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对运动,则磁铁和铝环间有排斥作用,故A正确。,解法三:等效法。 如图所示,磁铁向右运动,使铝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项正确。,【拓展例题】考查内容:楞次定律与能量守恒 【典例】如图所示,用一根长为L,质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0L。先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦力。下列说法正确的是( ),A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcda B.金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcba,C.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D.向左摆动进入或离开磁场的过程中,所受安培力方向向右;向右摆动进入或离开磁场的过程中,所受安培力方向向左,【解析】选D。当线框进入磁场时,dc边切割磁感线,由楞次定律可判断,感应电流的方向为adc ba;当线框离开磁场时,同理可判其感应电流的方向为abcda,A
