第四章 第3节.docx
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第四章第3节
第3节 楞次定律
学习目的
核心提炼
1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律。
2个规律——楞次定律和右手定那么
3个定那么的区别——左手定那么、右手定那么、安培定那么的区别
2.理解楞次定律中“阻碍〞的含义，能纯熟运用楞次定律和右手定那么判断感应电流的方向。
3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明确能量转化的方向。
一、楞次定律
阅读课本第9～11页，弄清图4.3－2甲、乙、丙、丁实验过程中磁场方向、磁通量变化与感应电流方向的关系，并归纳出楞次定律。
1.实验探究
根据如图1甲、乙、丙、丁所示进展电路图连接与实验操作，并填好实验现象。
图1
甲
乙
丙
丁
条形磁铁运动的情况
N极向下插入线圈
S极向下插入线圈
N极向上拔出线圈
S极向上拔出线圈
原磁场方向（向上或向下）
向下
向上
向下
向上
穿过线圈的磁通量变化情况（增加或减少）
增加
增加
减少
减少
感应电流的方向（在螺线管上俯视）
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向（向上或向下）
向上
向下
向下
向上
原磁场与感应电流磁场的方向关系
相反
相反
一样
一样
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一样。
2.楞次定律
（1）内容：
感应电流具有这样的方向，即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一样，即增反减同。
考虑判断
（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一样。
（√）
（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。
（√）
二、右手定那么
阅读教材第12～13页，理解导体切割磁感线时，产生的感应电流方向的判断。
1.当导体做切割磁感线运动时，可以用右手定那么判断感应电流的方向。
右手定那么：
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。
2.当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向（注意等效电源内部感应电流方向，由负极指向正极）。
思维拓展
（1）右手定那么与楞次定律有什么关系？
两定律各在什么情况下使用较方便？
（2）什么情况下应用右手定那么，什么情况下应用左手定那么？
答案
（1）导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量变化引起感应电流的特例，所以右手定那么是楞次定律的特例。
①楞次定律适用于所有电磁感应现象，对于磁通量发生变化而产生的电磁感应现象较方便。
②右手定那么只适用于导体做切割磁感线运动的情况。
（2）因动而生电时用右手定那么；因电而受力时用左手定那么。
预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1
问题2
楞次定律的理解和应用
[要点归纳]
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
[精典例如]
[例1]关于楞次定律，以下说法正确的选项是（ ）
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.闭合电路的一局部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
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；闭合电路的一局部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。
答案 A
[例2]（多项选择）如图2所示，闭合金属圆环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，以下各种说法正确的选项是（ ）
图2
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
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一样，应用安培定那么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；在圆环分开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，选项D正确。
答案 BD
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
[针对训练1]小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图3所示。
其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。
那么以下判断正确的选项是（ ）
图3
A.甲图磁铁正在向下运动B.乙图磁铁正在向上运动
C.丙图磁铁正在向上运动D.丁图磁铁正在向上运动
解析 根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定那么可知，甲和丙中的线圈上端为感应电流磁场的S极，乙和丁中的线圈上端为N极，由楞次定律的“阻碍〞含义知，甲和丁图中磁铁正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，应选项A、B、C错误，D正确。
答案 D
右手定那么的应用
[要点归纳]
1.适用范围：
闭合电路的局部导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
2.右手定那么反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的互相垂直关系。
（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，即为电动势方向，切割磁感线的导体相当于电源。
[精典例如]
[例3]以下图中表示闭合电路中的一局部导体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局部导体切割磁感线，应用右手定那么判断可得：
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。
应选项A正确。
答案 A
[针对训练2]如图4所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右挪动时，回路中会产生感应电流，那么以下说法正确的选项是（ ）
图4
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 根据右手定那么，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，选项A、C错误，B正确，同理电流表A2中的电流方向由C→D，选项D错误。
答案 B
1.（楞次定律的应用）（多项选择）如图5所示，在竖直通电导线旁同一平面内有矩形线圈abcd。
那么（ ）
图5
A.假设线圈竖直向下平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
B.假设线圈竖直向下平动，无感应电流产生
C.假设线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时（仍在导线右侧），其中感应电流方向是a→b→c→d
解析 假设线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误，B正确；假设线圈向右平动，穿过线圈向里的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是a→d→c→b，选项C错误；当线圈向导线靠近时，穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，产生感应电流的方向为a→b→c→d，选项D正确。
答案 BD
2.（楞次定律的应用）如图6所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，那么电路中（ ）
图6
A.始终有感应电流自a向b流过电流表
B.始终有感应电流自b向a流过电流表
C.先有a→
→b方向的感应电流，后有b→
→a方向的感应电流
D.将不会产生感应电流
解析 当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增加，产生感应电流方向为a→
→b；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，产生感应电流方向为b→
→a，选项C正确。
答案 C
3.（右手定那么的应用）（多项选择）如图7所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示匀速转动，那么（ ）
图7
A.
中有a→b的电流
B.
中有b→a的电流
C.盘面磁通量不变，不产生感应电流
D.有从盘缘向盘中心的电流
解析 沿铜盘半径方向的“铜棒〞切割磁感线，由右手定那么可断定选项B、D正确。
答案 BD
4.（右手定那么的应用）（2021·莱州一中高二检测）如图8所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里。
导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，以下说法正确的选项是（ ）
图8
A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
解析 根据磁场方向和导体棒的运动方向，用右手定那么可以判断出在导体棒PQ中产生的感应电动势的方向由P指向Q，即导体棒下端电势高、上端电势低，所以在接入R的闭合电路中，电流由c流向d，在接入r的闭合电路中，电流由b流向a。
选项B正确。
答案 B
5.（楞次定律和右手定那么的综合应用）（2021·全国卷Ⅲ，15）如图9所示，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，一圆环形金属线框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，在运动开场的瞬间，关于感应电流的方向，以下说法正确的选项是（ ）
图9
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 金属杆PQ突然向右运动，由右手定那么可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应电流，应选项D正确，A、B、C错误。
答案 D
根底过关
1.根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是（ ）
A.阻碍引起感应电流的磁通量
B.与引起感应电流的磁场方向相反
C.阻碍引起感应电流磁场的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向一样
解析 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向一样，也可与原磁场方向相反，应选项C正确。
答案 C
2.如图1所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流（自左向右看）（ ）
图1
A.沿顺时针方向
B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向
C.沿逆时针方向
D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向
解析 条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流（自左向右看）为逆时针方向。
选项C正确。
答案 C
3.某磁场磁感线如图2所示，有一铜线圈自图示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2
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
解析 自a点落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律判断知，线圈中感应电流方向为顺时针，自图示位置落至b点时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知，线圈中感应电流方向为逆时针，选项C正确。
答案 C
4.（多项选择）两根互相平行的金属导轨程度放置于如图3所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。
当ab在外力F作用下向右运动时，以下说法正确的选项是（ ）
图3
A.cd内有电流通过，方向是d→c
B.cd向左运动
C.磁场对cd作用力向左
D.磁场对ab作用力向左
解析 为了判断cd内电流方向，首先判断ab内的电流方向，因为ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定那么判断可知电流的方向是b→a，ab起着电源作用，电流从a端流出，回路的电流方向是b→a→d→c→b，所以A是正确的；由左手定那么可知，cd受安培力向右，ab受安培力向左，所以选项D是正确的。
答案 AD
5.某实验小组用如图4所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是（ ）
图4
A.a→
→b
B.先a→
→b，后b→
→a
C.b→
→a
D.先b→
→a，后a→
→b
解析
（1）条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下。
（2）穿过线圈向下的磁通量增加。
（3）由楞次定律可知：
感应电流的磁场方向向上。
（4）应用安培定那么可判断：
感应电流的方向为逆时针（俯视），即b→
→a。
同理可以判断：
条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针（俯视），即由a→
→b。
答案 D
6.（2021·金华高二检测）如图5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5
A.先abcd，后dcba，再abcd
B先abcd，后dcba
C.始终dcba
D.先dcba，后abcd，再dcba
解析
线框在直导线左侧时，随着线框向右运动，磁通量增加，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。
当线框的cd边跨过直导线后，如下图，根据右手定那么，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。
应选项D正确。
答案 D
7.如图6所示，圆形金属环放在程度桌面上，有一带正电的微粒以程度速度v贴近环的上外表距环心d处飞过，那么带电微粒在飞过环的过程中，环中感应电流方向是（ ）
图6
A.始终是沿顺时针方向
B.始终是沿逆时针方向
C.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向
D.先沿逆时针方向，再沿顺时针方向
解析 带电微粒靠近圆环过程中，穿过圆环的磁通量方向垂直纸面向里并增加，由楞次定律如，圆环中将产生逆时针方向的感应电流，当微粒远离圆环时，圆环中产生顺时针方向的感应电流，选项D正确。
答案 D
才能提升
8.如图7所示，一圆形金属线圈放置在程度桌面上，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（ ）
图7
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，选项A正确。
答案 A
9.如图8所示，当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为“绳系卫星〞。
现有一颗卫星在地球赤道上空运行，卫星位于航天飞机正上方，卫星所在位置地磁场方向由南向北。
以下说法正确的选项是（ ）
图8
A.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中B端电势高
B.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中A端电势高
C.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中B端电势高
D.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中A端电势高
解析
由题意知情景如图（注意电缆与磁场垂直），假设向东运动，由右手定那么知电流流向A点，对于电源外部来说，电流相当于从A端流出，即A为电源正极，因此电势高，选项B正确；假设向北运动，电缆没有切割磁感线，应选项A、C、D错误。
答案 B
10.如图9所示，一程度放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。
在这个过程中，线圈中感应电流（ ）
图9
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，从Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
解析 如下图，从Ⅰ到Ⅱ向上的磁通量减少，据楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，用安培定那么可以判断感应电流的方向为逆时针（俯视），即沿abcd流动。
同理可以判断从Ⅱ到Ⅲ向下磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流的方向沿abcd流动，应选项A正确。
答案 A
11.如图10所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是（ ）
图10
A.保持静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向
解析 根据图示电路，线框ab所处位置的磁场为程度方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减小，那么穿过闭合导线框ab的磁通量减少。
Φ＝BSsinθ，θ为线框平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原来磁场的磁通量变化，那么线框ab只有顺时针旋转使θ角有增大的趋势，从而使穿过线框的磁通量增加，那么选项C正确；注意此题并不需要明确电源的极性。
答案 C
12.（多项选择）绕有线圈的铁芯直立在程度桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图11所示，线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。
那么以下说法正确的选项是（ ）
图11
A.假设保持开关闭合，那么铝环不断升高
B.假设保持开关闭合，那么铝环停留在跳起后的某一高度
C.假设保持开关闭合，那么铝环跳起到某一高度后将回落
D.假如电源的正、负极对调，观察到的现象不变
解析 铝环跳起是开关闭合时铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流互相作用而引起的，应选项C、D正确。
答案 CD
13.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图12所示。
现使磁铁开场自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
图12
A.从a到b，上极板带正电
B.从a到b，下极板带正电
C.从b到a，上极板带正电
D.从b到a，下极板带正电
解析 穿过线圈的磁场方向向下，磁铁接近时，线圈中磁通量增加，由楞次定律知，产生感应电流的磁场方向向上，由安培定那么可知，流过R的电流方向是从a到b，a电势高于b，对电容器充电，故电容器下极板带正电，选项B正确。
答案 B
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