第四章第3節(jié),楞次定律

第3節(jié)楞次定律第四章磁場第一篇模塊同步導學篇知識一楞次定律

[基礎梳理] 1．探究感應電流的方向(1)實驗器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉方向的關系)．(2)實驗現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實驗結果填入下表：①線圈內磁通量增加時的情況：圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲_____逆時針(俯視)_____乙_____順時針(俯視)_____向下向上向上向下②線圈內(3)實驗結論：(3)實驗結論：表述一：當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向______；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場的方向______.表述二：當磁鐵靠近線圈時，兩者_____；當磁鐵遠離線圈時，兩者_______.磁通量減少時的情況：圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙_____順時針(俯視)_____丁_____逆時針(俯視)_____向下向上向下向上相反相同相吸相斥(2．楞次定律感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的________________.判斷：(1)感應電流的磁場總與原磁場方向相反．(

)(2)感應電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量．(

)(3)感應電流的磁場有可能阻止原磁通量的變化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×磁通量的變化判斷：(1)感應電流的磁場總與原磁場方向相反．(

)(2)感應電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量．(

)(3)感應電流的磁場有可能阻止原磁通量的變化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×[釋疑解難]1．對楞次定律的理解(1)因果關系閉合導體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產(chǎn)生是感應電流存在的結果，即只有當閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應電流的磁場出現(xiàn)．(2)楞次定律中“阻礙”的含義(3)楞次定律的使用步驟特別提醒(1)“阻礙”二字，在不同情況下，含義不同，阻礙的具體表現(xiàn)方式也不同．(2)從阻礙的效果來看，該過程與化學平衡有相似之處．如：當某回路磁通量變大時，感應電流的磁場阻礙其變大，結果磁通量還是變大了；而化學平衡中，當增加反應物濃度時，反應向正方向進行，以阻礙反應物濃度的增加，但反應物濃度還是增加了．[學后自測]1．根據(jù)楞次定律可知感應電流的磁場一定是(

)A．阻礙引起感應電流的磁通量B．與引起感應電流的磁場反向C．阻礙引起感應電流的磁通量的變化D．與引起感應電流的磁場方向相同C

[根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場阻礙的是引起它的磁通量的變化，而不是引起它的磁通量．反過來說，如果磁通量不發(fā)生變化，就沒有感應電流的產(chǎn)生，故A選項錯誤，C選項正確．]知識二右手定則[基礎梳理]1．內容伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從_____進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時______所指的方向就是感應電流的方向．2．適用范圍適用于閉合電路部分導體____________產(chǎn)生感應電流的情況．掌心四指切割磁感線判斷：(1)導體棒不垂直切割磁感線時，也可以用右手定則判斷感應電流方向．(

)(2)凡可以用右手定則判斷感應電流方向的，均能用楞次定律判斷．(

)(3)右手定則即右手螺旋定則．(

)答案(1)√

(2)√

(3)×[釋疑解難]在研究電磁感應現(xiàn)象時，經(jīng)常用到右手螺旋定則、左手定則、右手定則及楞次定律等規(guī)律．要想靈活運用“三定則一定律”，就必須明確這些規(guī)律的區(qū)別與聯(lián)系．1．“三定則一定律”應用于不同的現(xiàn)象2.左手定則與右手定則的區(qū)別比較項目右手定則左手定則作用判斷磁場B、速度v、感應電流I三者的方向關系判斷磁場B、電流I、磁場力F三者的方向關系已知條件運動方向、磁場方向、感應電流方向任知其中二個電流方向、磁場方向、磁場力方向任知二個圖例因果關系因動而電因電而動應用實例發(fā)電機電動機3.楞次定律與右手定則的關系楞次定律右手定則研究對象整個閉合導體回路閉合導體回路的一部分適用范圍磁通量變化引起感應電流的各種變化情況一段導線在磁場中做切割磁感線運動關系右手定則是楞次定律的特殊情況特別提醒感應電動勢方向的判斷方法(1)存在感應電動勢的那部分導體相當于電源，在電源內部的電流方向與電動勢方向相同．(2)由楞次定律判斷出的感應電流方向就是感應電動勢的方向.(3)當電路不閉合時，只要磁通量發(fā)生變化或部分導體切割磁感線，則必有感應電動勢，此時可假設電路閉合，感應電動勢的方向用楞次定律判定，或直接用右手定則判定．[學后自測]2.如圖所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時(

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)中無感應電流產(chǎn)生B．整個環(huán)中有順時針方向的電流C．整個環(huán)中有逆時針方向的電流D．環(huán)的右側有逆時針方向的電流，環(huán)的左側有順時針方向的電流D

[導體ef向右切割磁感線，由右手定則可判斷導體ef中感應電流由e→f.而導體ef分別與導體環(huán)的左右兩部分構成兩個閉合回路．故環(huán)的右側有逆時針方向的電流．環(huán)的左側有順時針方向的電流．]1．楞次定律的內容是：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．2．楞次定律可廣義地表述為：感應電流的“效果”總是要反抗(或阻礙)引起感應電流的“原因”，常見的有三種：①阻礙原磁通量的變化(“增反減同”)；②阻礙導體的相對運動(“來拒去留”)；③通過改變線圈面積來“反抗”(“增縮減擴”)．3．閉合導體回路的一部分做切割磁感線運動時，可用右手定則判斷感應電流的方向．命題一用楞次定律判斷感應電流的方向[經(jīng)典例題][例1]

如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd，在細長的磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內，從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個過程中，線圈中感應電流(

)A．沿abc流動B．沿dcb流動C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abc流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcb流動D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動【思路點撥】

三個位置均在N極附近，暗示了三個位置處磁場的方向和磁通量的大小，據(jù)此可判斷感應電流的方向．【嘗試自選】

________【解析】

矩形線圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ兩過程中，穿過線圈的磁感線方向相反．由條形磁鐵的磁場可知，線圈在位置Ⅱ時穿過閉合線圈的磁通量最少為零，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向是abcd.【答案】

A

判斷感應電流方向的“四步法”[一題多變]若例1題中的位置Ⅰ和Ⅲ離Ⅱ較遠，下落過程中感應電流方向如何？解析下落過程分為幾段，磁通量變化情況如下：向上的磁通量先增加后減少，向下的磁通量先增加后減少．感應電流方向：先adcb，再abc，再adcb答案見解析命題二右手定則、左手定則和安培定則的區(qū)別和應用1．三個定則的區(qū)別三個定則應用對象使用方法安培定則電流產(chǎn)生磁場右手握住導線或螺線管左手定則判斷安培力、洛倫茲力的方向左手，四個手指指向電流方向或正電荷運動方向右手定則導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流右手，大拇指指向導體切割磁感線的運動方向2.相互聯(lián)系(1)電流可以產(chǎn)生磁場，當電流的磁場發(fā)生變化時，也會發(fā)生電磁感應現(xiàn)象．(2)感應電流在原磁場中也要受安培力，這是確定感應電流阻礙“相對運動”的依據(jù)．(3)有些綜合問題中，有時要同時應用三個定則．特別提醒三個定則容易相混，特別是左、右手易錯，關鍵是抓住因果關系：(1)因電而生磁(I→B)→安培定則；(2)因動而生電(v、B→I安)→右手定則；(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則．[經(jīng)典例題][例2]

如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖．左線圈連著平行導軌M和N，導軌電阻不計，在導軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中，下列說法中正確的是(

)A．當金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于

d點B．當金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點C．當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點D．當金屬棒向右加速運動時，b

點電勢高于a點，d點電勢高于c點【思路點撥】

ab勻速運動時，穿過右側線圈的磁通量不變→cd等勢；ab變速運動時→cd不等勢→右手定則與安培定則結合即可判斷．【嘗試自選】

________【解析】

當金屬棒向右勻速運動而切割磁感線時，金屬棒產(chǎn)生恒定感應電動勢，由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極的特點，可以判斷b點電勢高于a點．又左線圈中的感應電動勢恒定，則感應電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應電流.當ab向右做加速運動時，由右手定則可推斷φb＞φa，電流沿逆時針方向．a(chǎn)b金屬棒兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的，并且磁感應強度不斷增強，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路的感應電流方向應沿逆時針，而在右線圈組成的電路中，感應電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上．把這個線圈看做電源，由于電流是從c沿內電路(即右線圈)流向d，所以d點電勢高于c點．【答案】

D

在電磁感應電路中，比較某兩點電勢高低時，需分清誰是電源，哪是內電路，哪是外電路，遇到不閉合的導體或回路時，可“認為”閉合，此時右手定則中的四指或安培定則中的四指指向高電勢處．[應用演練]如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是(

)A．向右加速運動B．向左勻速運動C．向右減速運動

D．向左減速運動

C

[當PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應電流方向是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，可見選項A錯誤；若PQ向右減速運動，流過MN的感應電流方向、感應電流所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C是正確的；同理可判斷D項是錯誤的．PQ勻速時，MN中無感應電流，MN不受安培力，B項錯．]1.如圖所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(

)A．向左拉出和向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向相反B．向左或向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向都是沿順時針方向的C．向左或向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向都是沿逆時針方向的D．環(huán)在離開磁場之后，仍然有感應電流B

[不管將金屬圓環(huán)從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場總要阻礙原磁通量的減少．感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，應用安培定則可以判斷出感應電流的方向是順時針方向的．B正確，A、C錯誤．另外在圓環(huán)離開磁場后，無磁通量穿過圓環(huán)，該種情況無感應電流，故D錯誤．]2.如圖所示的勻強磁場中，有一直導線ab在一個導體框架上受外力作用向左運動，那么ab導線中感應電流的方向(已知有感應電流)及ab導線所受安培力方向分別是(

)A．電流由