学年高中物理第4章电磁感应3楞次定律同步备课教学案新人教版选修32Word格式.docx

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向下

向上

穿过线圈的磁通量变化情况（增加或减少）

增加

减少

感应电流的方向（在螺线管上俯视）

逆时针

顺时针

感应电流的磁场方向（向上或向下）

原磁场与感应电流磁场的方向关系

相反

相同

请根据上表所填内容理解：

甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；

丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．

[知识梳理]　楞次定律：

（1）内容：

感应电流总是具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

（2）理解：

当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同．

[即学即用]　判断下列说法的正误．

（1）感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．（　　）

（2）感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．（　　）

（3）感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）√

二、右手定则

[导学探究]　如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．

图2

（1）请用楞次定律判断感应电流的方向．

（2）感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？

根据课本P13右手定则，自己试着做一做．

答案　

（1）感应电流的方向a→d→c→b→a.

（2）满足右手定则．

[知识梳理]　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．

（1）右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．（　　）

（2）所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向．（　　）

（3）所有的电磁感应现象，都可以用安培定则判断感应电流方向．（　　）

（4）当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．（　　）

（2）√　（3）×

　（4）×

一、楞次定律的理解

1．因果关系：

楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．

2．“阻碍”的含义：

（1）谁阻碍——感应电流产生的磁场．

（2）阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

（3）如何阻碍——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．

（4）阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少．

注意：

从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动．

例1　关于楞次定律，下列说法正确的是（　　）

A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用

C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向

D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化

答案　A

解析　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；

闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；

原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；

当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误．

二、楞次定律的应用

例2　（多选）如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是（　　）

图3

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．将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流

答案　BD

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顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；

另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确．

楞次定律应用四步曲

（1）确定原磁场方向；

（2）判定产生感应电流的磁通量如何变化（增加还是减少）；

（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）；

（4）判定感应电流的方向．

该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；

二变——确定磁通量是增加还是减少，三感——判断感应电流的磁场方向；

四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向．

针对训练　如图4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（　　）

图4

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

答案　B

解析　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．

三、右手定则的应用

1．适用范围：

闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．

2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系．

（1）大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．

（2）四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．

例3　下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（　　）

解析　题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：

A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选A.

1.某磁场磁感线如图5所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（　　）

图5

A．始终顺时针

B．始终逆时针

C．先顺时针再逆时针

D．先逆时针再顺时针

答案　C

解析　自A处落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，从图示位置落至B处时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确．

2．磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图6方向的感应电流，则磁铁（　　）

图6

A．向上运动B．向下运动

C．向左运动D．向右运动

3．如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时（　　）

图7

A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生

B．整个环中有顺时针方向的电流

C．整个环中有逆时针方向的电流

D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流

答案　D

解析　由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.

4.1931年，英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言：

存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图8所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈上将出现（　　）

图8

A．先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流

B．先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流

C．顺时针方向持续流动的感应电流

D．逆时针方向持续流动的感应电流

解析　N极磁单极子从上向下通过时，穿过线圈的磁通量先向下增加，接着突变为向上减少．故由楞次定律知，感应电流的磁场一直向上，故电流始终为逆时针．

选择题（1～8题为单选题，9～12题为多选题）

1．根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是（　　）

A．与引起感应电流的磁场反向

B．阻止引起感应电流的原磁通量的变化

C．阻碍引起感应电流的原磁通量的变化

D．使电路磁通量为零

2.如图1所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触．关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法正确的是（　　）

A．总是顺时针

B．总是逆时针

C．先顺时针后逆时针

D．先逆时针后顺时针

解析　磁铁下落过程中原磁场是向上的，穿过圆环的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断出选项C正确．

3．如图2所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是（　　）

A．导体棒中的电流方向由B→A

B．电流表A1中的电流方向由F→E

C．电流表A1中的电流方向由E→F

D．电流表A2中的电流方向由D→C

解析　根据右手定则，导体棒内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，A、C错，B对．同理电流表A2中的电流方向由C→D，D错．

4．电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁位于线圈的正上方，N极朝下，如图3所示．现使磁铁N极远离线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）

A．从b到a，下极板带正电

B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电

D．从a到b，上极板带正电

解析　当磁铁开始由图示位置向上运动时，向下穿过线圈的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即向下，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而上，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从a到b，电容器上极板带正电．故选D.

5.如图4所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°

的过程中，线圈中电流方向（　　）

A．始终为A→B→C→A

B．始终为A→C→B→A

C．先为A→C→B→A再为A→B→C→A

D．先为A→B→C→A再为A→C→B→A

解析　在线圈以OO′为轴翻转0～90°

的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；

线圈以OO′为轴翻转90°

～180°

的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，

A正确．

6．如图5所示为一个圆环形导体，有一个带负电的粒子沿直径方向在圆环表面匀速掠过的过程，环中感应电流的情况（　　）