普陀高中补习班新王牌 高二物理楞次定律及其应用.docx

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普陀高中补习班新王牌高二物理楞次定律及其应用

楞次定律及其应用

电磁感应现象右手定则楞次定律

高考对应考点：

磁通量的变化（学习水平B）

右手定则、楞次定律（学习水平C）

研究磁通量变化时感应电流的方向（学习水平C）

课时目标：

1、知道磁通量的定义及公式Φ=BS的适用条件，并会判断Φ的变化

2、掌握产生感应电流的条件

3、掌握楞次定律和右手定则，并会应用它们判断感应电流的方向

重点难点：

1、使学生掌握只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。

2、对楞次定律中的"阻碍"和"变化"的理解。

知识精要：

一、电磁感应

1、电磁感应现象

只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做。

产生的电流叫做。

2、产生感应电流的条件：

只要闭合回路中磁通量发生变化即，闭合电路中就有感应电流产生。

3、产生感应电流的条件：

①、；

②、。

由Φ=B·Ssinθ可知：

当①磁感应强度B发生变化；②线圈的面积S发生变化；③磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化。

这三种情况都可以引起磁通量发生变化。

二、感应电流的方向判断———楞次定律右手定则

1、1834年俄国物理学家楞次概括了各种实验结果，得到了如下的结论：

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。

2、导体切割磁感线产生感应电流的方向—右手定则

伸开右手，使大拇指和其余四指垂直且与手掌在同一平面内，让磁感线穿过掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

3、楞次定律中的“阻碍”作用正是能的转化和守恒定律的反映。

楞次定律的另一种表述：

感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。

当问题不涉及感应电流的方向时，用另一种表述判断比较方便。

三、实验探究电磁感应现象

1、实验目的：

。

2、试验器材：

、、、、

、、。

3、实验步骤：

（1）首先查明电流表指针的偏转方向和电流方向的关系。

（2）观察原、副线圈的绕线方向，并对绕向作下记录。

（3）将原线圈（A）、滑动变阻器（R）、直流电源（E）和开关（S）串联成一个电路，将灵敏电流计（G）与副线圈（B）串联成另一个电路。

将滑动变阻器阻值调到最大。

（4）①；

②；

③。

重复上述实验，研究产生感应电流的规律。

4、实验结论：

根据实验结果进行分析、比较、归纳得到：

。

热身训练：

1、如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合导线框abcd共面，第一次将导线框由位置Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将导线框由位置Ⅰ绕cd边翻转到位置Ⅱ，设先后两次通过导线框的磁通量的变化量分别为Δφ1和Δφ2，则（）

A、Δφ1>Δφ2B、Δφ1=Δφ2C、Δφ1<Δφ2D、Δφ1=-Δφ2

2、一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。

已知线圈始终与纸面垂直，当线圈由水平位置第一次到达位置Ⅰ的过程中，穿过线圈的磁通量（）

A、向右逐渐增大

B、向左逐渐减小

C、向右先增大后减小

D、向左先减小后增大

3、带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一个闭合的小线圈，小线圈和圆环在同一平面内.则下列说法正确的是（）

A、只要圆环转动，小线圈内就一定有感应电流产生

B、圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生

C、圆环做变速转动，小线圈内不一定产生感应电流

D、圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生

4、如图所示线框abcd从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是（）

A、进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流

B、在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流

C、在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流

D、离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流

5、如图所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线通有恒定电流I。

线框从AB左侧向右侧匀速通过导线过程中，线框中感应电流的方向是（）

A、是沿abcd方向流动，然后沿adcb方向流动

B、先是沿adcb方向流动，后沿abcd方向流动，再沿adcb方向流动

C、感应电流始终是沿abcd方向流动

D、感应电流始终是沿adcb方向流动

6、如图所示，在两根平行长直导线中，通以同方向、同强度的电流，导线框ABCD和两导线在同一平面内，导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。

在运动过程中，导线框中感应电流的方向（）

A、沿ABCD方向不变

B、沿ADCB方向不变

C、由ABCD方向变成ADCB方向

D、由ADCB方向变成ABCD方向

精解名题：

例1、如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中运动，问有无感应电流？

解析：

（1）∵磁通量不变，所以无感应电流

（2）ab、cd同时切割磁感线，由右手定则，电流方向由a→b、由d→c，切割效果抵消，无感应电流。

注意：

用两种正确的观点分析同一事物，结论应该是一致的，除非分析过程有错。

严格地讲，对于任一个电磁感应现象，这两个原则都适用，且能判断出一致的结果。

但却不一定很方便，例如：

右手定则对直导线在磁场中运动这一过程就比较方便。

大家在应用时最后两种方法都要达到熟练，且从中摸索简单适用的方法。

答案：

无感应电流

例2、两平行长直导线都通以相同电流，线圈abcd与导线共面，当它从左到右在两导线之间移动时，其感应电流的方向是？

解析：

线圈所在空间内的磁场分布如图，当线圈从左往右运动时，穿过它的磁通量先减小，原磁场方向为垂直纸面向里，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向；

后来磁通量又逐渐增大，原磁场方向为垂直纸面向外，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向。

综上，线圈中感应电流的方向始终为顺时针方向

答案：

线圈中感应电流的方向始终为顺时针方向

例3、如图所示，一个闭合的轻质圆环，穿在一根光滑的水平绝缘杆上，当条形磁铁的N极自右向左向圆环中插去时，圆环将如何运动？

解析：

（方法1）根据楞次定律的最原始表述，原磁场穿过圆环的磁力线方向是向左的，磁铁向左运动，穿过圆环的磁通量增加，所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即圆环中心轴线的感应电流的磁场是向右的，根据右手螺旋定则，感应电流的方向在圆环前半圈是向下的。

再根据左手定则判断带电圆环在磁场中受到的安培力方向应该是向左的，所以圆环向左运动。

（方法2）根据相对运动中的楞次定律，原磁场与圆环之间有相对运动时，感应电流的磁场要阻碍这种相对运动。

所以当原磁场相对圆环向左运动时，为削弱这种影响，圆环也必须向左运动。

另外，对这道题，还要注意一个问题：

就是圆环向左运动的速度一定比磁铁的运动速度小，这就是只能“阻碍”，而不能“阻止”，也就是“有其心而力不足”。

答案：

圆环向左运动

例4、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。

欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感生电流，则导线的运动情况可能是（）

A、加速向右运动

B、加速向左运动

C、减速向右运动

D、加速向左运动

解析：

当M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感生电流，感应磁场的方向应为垂直纸面向里，则M上的电流产生的磁场的方向垂直纸面向里的磁场要减小，根据右手螺旋定则，此时ab中的电流方向为由a到b，由右手定则可判断出导线ab应向右运动，且速度减小；或者M上的电流产生的磁场的方向垂直纸面向外的磁场要增加，根据右手螺旋定则，此时ab中的电流方向为由b到a，由右手定则可判断出导线ab应向左运动，且速度增加。

本题考查的因素很多，需要从结果出发，逐步分析且在每一个过程应用相应的规律。

从正面出发分析可知，由于ab变速切割磁感线，从而在M中产生变化的电流，这个变化的电流产生变化的磁场，引起N中的磁通量的变化，从而再在N中产生感应电流。

答案：

BC

方法小结：

1.运用楞次定律判别感应电流方向的步骤：

（1）确定原来磁场的；

（2）确定穿过闭合电路的是增加还是减少；

（3）根据楞次定律判断感应电流的；

（4）利用确定感应电的方向。

巩固练习：

1、以下说法中正确的是（）

A、闭合电路的导体做切割磁感线的运动，电路中就一定有感应电流

B、整个闭合回路从磁场中出来时，闭合回路中一定有感应电流

C、穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流

D、穿过闭合回路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间闭合回路中有感应电流

2、关于感应电流，下列说法中正确的是（）

A、只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流

B、只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流

C、若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流

D、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流

3、闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是（）

A、都会产生感应电流

B、都不会产生感应电流

C、甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流

D、甲、丙、丁会产生感应电流，乙不会产生感应电流

4、如图所示，在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。

把a、b两端接上两根平行金属导轨，在导轨间有匀强磁场，方向垂直线面向里，导轨上放一金属棒，当金属棒在导轨上滑动时，a、b、c各点间都有电势差，若要求a与c点的电势均高于b点，则（）

A、金属棒应向右加速运动

B、金属棒应向右减速运动

C、金属棒应向左加速运动

D、金属棒应向左减速运动

5、如图所示，L为一闭合线圈，abcd为一闭合导线，条形磁铁长度大于线圈L的长度。

当条形磁铁沿线圈L中心线匀速地由右端进入并由左端穿出过程中，线框abcd中感应电流情况应是（）

A、始终沿abca方向流动

B、进入时沿abca方向流动,穿出时沿adcba方向流动

C、进入时沿adcba方向流动,穿出时沿abcda方向流动

D、abcd线框中无感应电流

6、如图所示，两个圆环A、B同心放置，且半径，一条形磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直，则A、B两环的磁通量大小关系。

7、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，则穿过线框的磁通量为_________.若线框向右平移，线框中有无感应电流？

_________.若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化为_________.该过程有无感应电流？

_________.若将线框绕其中一边向外转90°，磁通量的变化为_________.该过程中有无感应电流？

_________。

8、如上图,当把滑动变阻器的滑片P从右向左滑动时，在线圈A中感应电流的方向是从____端流进电流表，从____端流出；在线圈B中感应电流的方向是从____端流进电流表，从____端流出。

自我测试：

1、关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是（）

A、闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流

B、闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流

C、穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流

D、无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流

2、如图所示，矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合（互相绝缘）．现使线框绕不同的轴