1819 第1章 第3节 感应电流的方向.docx

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1819第1章第3节感应电流的方向

第三节　感应电流的方向

学习目标

知识脉络

1.通过实验探究，归纳出楞次定律．（重点）

2．理解楞次定律和右手定则，并能灵活运用它们判断感应电流的方向．（重点）

3．理解楞次定律中“阻碍”的含义，并能说出阻碍的几种表现形式．（难点）

[自主预习·探新知]

[知识梳理]

一、感应电流的方向　楞次定律

1．探究电流表指针偏转方向与通入电流方向的关系

（1）实验装置（如图131所示）

图131

（2）探究过程

电流流入电流表的情况

电流表指针偏转方向

电流由“＋”接线柱流入

指针向右偏

电流由“－”接线柱流入

指针向左偏

2.将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图132a所示，记录感应电流方向如图132b所示．

a

甲　　　乙　　　丙　　　　　丁

探究感应电流方向的实验记录

b

图132

3．分析归纳

（1）线圈内磁通量增加时的情况

图号

磁场

方向

感应电流方向

（俯视）

感应电流的

磁场方向

归纳总结

甲

向下

逆时针

向上

感应电流的磁场阻碍磁通量的增加

乙

向上

顺时针

向下

（2）线圈内磁通量减少时的情况

图号

磁场

方向

感应电流方向

（俯视）

感应电流的

磁场方向

归纳总结

丙

向下

顺时针

向下

感应电流的磁场阻碍磁通量的减少

丁

向上

逆时针

向上

（3）楞次定律

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

二、右手定则

1．右手定则

伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向．

2．右手定则的适用范围

闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动．

3．右手定则可以看作楞次定律的特殊情况．

[基础自测]

1．思考判断

（1）在楞次定律中，阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身．（√）

（2）感应电流的磁场总是阻碍磁通量，与磁通量方向相反．（×）

（3）感应电流的磁场可阻止原磁场的变化．（×）

（4）右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况．（√）

（5）使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心．（×）

（6）产生感应电动势的那部分导体，相当于电源，感应电动势的方向从高电势指向低电势．（×）

【提示】　

（2）阻碍磁通量的变化．

（3）阻碍，不是阻止．

（5）当磁感线与导体不垂直时，只顺磁感线穿过掌心．

（6）电动势的方向从低电势指向高电势．

2．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

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，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；感应电流的磁场方向与原磁场的变化情况有关，当原磁场增强时跟原磁场反向，当原磁场减弱时跟原磁场同向，选项D错误．]

3.如图133所示，当导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是（　　）【导学号：

97752019】

图133

A．由A→B

B．由B→A

C．无感应电流

D．无法确定

A　[导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动而切割磁感线产生感应电流，根据右手定则可以判定感应电流的方向为由A→B，故A正确．]

[合作探究·攻重难]

楞次定律的理解

1．因果关系

闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现．

2．楞次定律中“阻碍”的含义

　如图134所示，导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是（　　）

图134

A．先abcd，后dcba，再abcd

B．先abcd，后dcba

C．始终dcba

D．先dcba，后abcd，再dcba

解题思路：

①先由右手螺旋定则确定导线两侧磁场的方向．

②确定线框磁通量的变化．

D　[线框在直导线左侧时，随着线框向右运动，磁通量增加，根据楞次定律线框中感应电流的方向为dcba.在线框的cd边跨过直导线后，如图所示，根据右手定则ab边产生的感应电流方向为a→b，cd边产生的感应电流方向为c→d.线框全部跨过直导线后，随着向右运动，磁通量减少，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba.故选项D正确．]

应用楞次定律解题的一般步骤

[针对训练]

1.如图135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（　　）

图135

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a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流

D．将不会产生感应电流

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a→G→b.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小，根据楞次定律，感应电流的方向是b→G→a，故C正确．]

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．

3．右手定则与楞次定律的区别与联系

楞次定律

右手定则

区

别

研究

对象

整个闭合回路

闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体

适用

范围

各种电磁感应现象

只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况

应用

对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便

对于导体棒切割磁感线产生的电磁感应现象较方便

联系

右手定则是楞次定律的特例

　如图136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136

A．圆环中磁通量不变，环中无感应电流产生

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

思路点拨：

①ef相当于电源，电动势的方向为e→f.

②ef与左、右部分圆形导体都能构成闭合回路．

D　[导体ef向右切割磁感线，由右手定则可判断导体ef中感应电流的方向由ef.而导体ef分别与导体环的左右两部分构成两个闭合回路，故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．]

（1）判断感应电流方向时可根据具体情况选取楞次定律或右手定则；闭合电路的一部分导体切割磁感线时，应用右手定则比较方便.

（2）区分右手定则和安培定则：

右手定则判断电流的方向；安培定则判断电流产生磁场的方向.

[针对训练]

2．下列选项图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，其中能产生由a到b的感应电流的是（　　）

【导学号：

97752019】

A　　　　　B　　　　　C　　　　D

A　[由右手定则可知，A中电流方向由a→b，B中电流方向由b→a；由楞次定律知，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流方向由b→a.]

3.（多选）如图137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中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（　　）

图137

A．感应电流方向是N→M

B．感应电流方向是M→N

C．安培力方向水平向左

D．安培力方向水平向右

AC　[以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下、运动方向向右．由右手定则可知，感应电流方向是N→M，再由左手定则可知，安培力方向水平向左．]

楞次定律的拓展应用

在电磁感应中判断导体的运动常有以下两种方法

（1）程序法：

首先根据楞次定律判断出感应电流的方向；然后根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体所受的安培力方向，最终确定导体的运动情况．

（2）楞次定律广泛含义法：

感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，表现为

①阻碍导体的相对运动（来拒去留）；

②通过改变线圈面积来“反抗”（扩大或缩小）．

两种方法中，后一种要灵活快速准确．

　（多选）如图138所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）

图138

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g

D．磁铁的加速度小于g

思路点拨：

①磁铁从高处向下接近回路时，闭合回路磁通量增加．

②由楞次定律的广泛含义法可判断P、Q的运动及磁铁的加速度．

AD　[当磁铁向下运动时，闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出P、Q将相互靠拢，故A正确，B错误；磁铁受向上的斥力，故磁铁的加速度小于g，所以C错误，D正确．]

电磁感应现象中导体运动问题的分析方法

（1）确定所研究的闭合电路．

（2）明确闭合电路所包围的区域磁场的方向及磁场的变化情况．

（3）确定穿过闭合电路的磁通量的变化或导体是否切割磁感线.

（4）根据楞次定律或右手定则判定感应电流的方向.

（5）根据左手定则或“来拒去留”“增反减扩”等判断导体所受安培力及运动的方向.

[针对训练]

4.如图139所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（　　）

【导学号：

97752019】

图139

A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开

B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动

C．用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动

D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥

D　[根据楞次定律的推广含义，用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥，远离A环时，A环被吸引，A、B错误，D正确；用磁铁N极接近B环时，B环不会产生感应电流，B环不动，C错误．]

[当堂达标·固双基]

1.某磁场磁感线如图1310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1310

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

C　[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1311方向的感应电流，则磁铁（　　）

【导学号：

97752019】

图1311

A．向上运动　　B．向下运动

C．向左运动D．向右运动

B　[原磁场方向向下，感应电流的磁场向上，与原磁场方向相反，说明原磁场磁通量在增加，故选B．]

3.如图1312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（　　）

图1312

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

B　[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.如图1113所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，金属线圈的面积S和橡皮绳的长度l将（　　）

【导学号：

97752019】

图1113

A．S增大，l变长B．S减小，l变短

C．S增大，l变短D．S减小，l变长

D　[当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍原磁通量的增大：

一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方式进行阻碍，故D正确．]