高中物理 2.1 感應電流的方向 3 魯科選修32

第1節(jié)感應電流的方向.課標定位學習目標：1.通過探究實驗得出楞次定律，體會實驗樂趣，提高分析問題的能力．2．理解楞次定律，體會認識規(guī)律的過程，提高想象力和推理探究能力．3．掌握右手定則，并會用右手定則和楞次定律判定感應電流的方向．重點難點：1.理解楞次定律、右手定則．2．利用楞次定律判斷感應電流的方向．.

核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練第1節(jié)課前自主學案.課前自主學案一、探究感應電流的方向1．實驗裝置圖2－1－1.2．探究感應電流方向的實驗記錄甲丙乙丁條形磁鐵運動情況N極向下插入線圈N極向下拔出線圈S極向下插入線圈S極向下拔出線圈原磁場方向向下_______向上向上穿過線圈的磁通量變化情況增加減少________減少電流表指針偏轉方向左偏右偏右偏左偏感應電流在線圈中的流向自下而上_________自上而下自下而上感應電流的磁場方向向上________向下_______原磁場與感應電流的磁場方向關系相反________________相同磁體間的作用情況________吸引排斥_______向下增加自上而下向下向上相同相反排斥吸引.3.實驗中應注意的問題(1)實驗前應首先查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉方向之間的關系．(2)感應電流的磁場方向應根據_____定則和感應電流方向判定．(3)磁體間的相互作用，可以將產生感應電流的線圈等效為條形磁鐵，則要據同名磁極相互_____異名磁極相互______判斷．安培排斥吸引.4．實驗結論一是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_____，這種情況可由圖2－1－2表示．二是磁鐵靠近線圈時，兩者_____，當磁鐵遠離線圈時，兩者_____相反相同相反相同．.圖2－1－2.思考感悟1．感應電流的磁場總是與原磁場方向相同嗎？提示：不是，由上面的實驗分析可知，當磁通量增加時，感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相反；磁通量減少時，感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同．.二、楞次定律感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要______引起感應電流的磁通量的變化．阻礙.三、右手定則1．判定方法伸開右手，讓拇指與其余四指在同一個平面內，使拇指與并攏的四指______；讓磁感線垂直穿入手心，使拇指指向_______________，其余四指所指的方向就是_________的方向．2．適用范圍適用于閉合電路部分導體切割磁感線產生感應電流的情況．垂直導線運動的方向感應電流.思考感悟2．應用右手定則判斷感應電流方向時，四指所指的方向是高電勢端還是低電勢端？提示：高電勢端，因四指所指為電源內部電流，故為高電勢端．.核心要點突破一、楞次定律的理解及應用1．因果關系：楞次定律反映了電磁感應現象中的因果關系，磁通量發(fā)生變化是原因，產生感應電流是結果，原因產生結果，結果反過來影響原因．.2．“阻礙”的理解.3．應用楞次定律判斷感應電流方向的思路(1)明確研究對象是哪一個閉合電路．(2)明確原磁場的方向．(3)判斷閉合回路內原磁場的磁通量是增加還是減少．(4)由楞次定律判斷感應電流的磁場方向．(5)由安培定則判斷感應電流的方向．.4．“阻礙”的表現形式楞次定律中的“阻礙”的作用，正是能的轉化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為電能，常見的情況有以下四種：(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”(擴大或縮小)；(4)阻礙自身電流的變化(自感現象在下一節(jié)學習)．.即時應用(即時突破，小試牛刀)1．根據楞次定律知：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方向相反C．阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化D．與引起感應電流的磁場方向相同解析：選C.由楞次定律知，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，兩磁場方向關系滿足“增反減同”，故選項C正確．.二、楞次定律與右手定則的比較1．從研究對象來說：楞次定律研究的是閉合回路，右手定則研究的是閉合回路的一部分，即切割磁感線的那一段導體．2．從應用范圍來說：楞次定律一般應用于由磁通量變化產生的電磁感應現象(包括導體切割磁感線的情況)，而右手定則只適用于導體切割磁感線產生的電磁感應現象．3．從產生的電動勢來說：由楞次定律得出的是，閉合回路相當于電源；由右手定則得出的是，部分導體相當于電源．.特別提醒：(1)在電磁感應中，無論電路是否閉合，都可以假定電路是閉合的，則電路不閉合時感應電動勢的方向，跟電路閉合時感應電流的方向是相同的．即感應電動勢的方向就是感應電流的方向．(2)部分導體切割磁感線產生的感應電動勢，是從低電勢指向高電勢的．.即時應用(即時突破，小試牛刀)2．一航天飛機下有一細金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場的影響．則當航天飛機位于赤道上空(

)A．由東向西水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下B．由西向東水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下C．沿經過地磁極的那條經線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由下向上D．沿經過地磁極的那條經線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定有感應電動勢.解析：選A.地球赤道上空的地磁場分布如圖所示(俯視圖)．飛機下的細金屬桿只能看到一個剖面，當飛機由東向西飛行時，由右手定則可知，感應電動勢的方向由上向下，故A正確，B錯誤；當飛行方向由南向北(或由北向南)時，金屬桿不切割磁感線，故不產生感應電動勢，故C、D錯誤，故選A..三、楞次定律與能量守恒1．電磁感應中的能量轉化圖2－1－3電磁感應現象中，感應電流的能量(電能)不能無中生有，只能從其他形式的能量轉化過來，外力克服磁場力做功，正是這個轉化的量度，如圖2－1－3所示，當條形磁鐵靠近線圈時，線圈中產生圖示方向的電流，而這個感應電流產生的磁場對條形磁鐵產生斥力，阻礙條.形磁鐵的靠近，必須有外力克服這個斥力做功，它才能移近線圈；當條形磁鐵離開線圈時，感應電流方向與圖中所示方向相反，感應電流產生的磁場對磁鐵產生引力，阻礙條形磁鐵的離開．這里外力做功的過程就是其他形式的能轉化為電能的過程．2．電磁感應中的能量守恒“阻礙”的結果，是實現了其他形式的能向電能轉化，如果沒有“阻礙”，將違背能量守恒定律，可以得出總能量增加的錯誤結論．所以楞次定律體現了在電磁感應現象中能的轉化與守恒，能量守恒定律也要求感應電流的方向服從楞次定律．.即時應用(即時突破，小試牛刀)3.如圖2－1－4所示，用一根長為L質量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點連接并懸掛于O點，懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場，且d0?L.先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和摩擦力．下列說法正確的是(

).圖2－1－4.A．金屬線框進入磁場時感應電流的方向為a→b→c→d→aB．金屬線框離開磁場時感應電流的方向為a→d→c→b→aC．金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等D．向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右；向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左.解析：選D.當線框進入磁場時，dc邊切割磁感線，由楞次定律可判斷，感應電流的方向為：a→d→c→b→a；當線框離開磁場時，同理可判其感應電流的方向為：a→b→c→d→a，故A、B選項錯；線框dc邊(或ab邊`)進入磁場或離開磁場時，都要切割磁感線產生感應電流，機械能轉化為電能，故dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小不相等，C錯；由“來拒去留”知，D對．.課堂互動講練類型一某實驗小組用如圖2－1－5所示的實驗裝置來驗證楞次定律．當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流計的感應電流方向是(

)A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b例1楞次定律的應用圖2－1－5.【精講精析】①確定原磁場的方向：條形磁鐵在穿入線圈的過程中，磁場方向向下．②明確回路中磁通量變化情況：向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反減同”可知：線圈中感應電流產生的磁場方向向上．④應用安培定則可以判斷感應電流的方向為逆時針(俯視)，即：從b→G→a.同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈過程中，向下的磁通量減小，由楞次定律可得：線圈中將產生順時針的感應電流(俯視)，電流從a→G→b..【答案】

D【規(guī)律總結】應用楞次定律判斷感應電流的方向，一般步驟也可概括為下列四句話：“明確增減和方向，‘增反減同’切莫忘，安培定則來判斷，四指環(huán)繞是流向”．.如圖2－1－6所示，水平放置的平行光滑導軌，導軌間距離為L＝1m，左端接有定值電阻R＝2Ω.金屬棒PQ與導軌良好接觸，PQ的電阻為r＝0.5Ω，導軌電阻不計，整個裝置處于磁感應強度為B＝1T，方向豎直向下的勻強磁場中，現使PQ在水平向右的恒力F＝2N作用下運動．求：類型二右手定則的應用例2圖2－1－6.(1)棒PQ中感應電流的方向；(2)棒PQ中哪端電勢高；(3)棒PQ所受安培力方向；(4)棒PQ的最大速度．【精講精析】棒PQ在恒力F作用下運動，產生感應電流，因而受安培力作用，隨著速度的增大，安培力也增大，當安培力大小與恒力F相等時，棒PQ將做勻速運動，速度達到最大．(1)由右手定則知感應電流方向為Q→P.(2)棒PQ運動產生感應電動勢，相當于電源，因電源內部電流由低電勢流向高電勢，所以P端電勢高于Q端電勢．..【答案】

(1)Q→P

(2)P端(3)向左(4)5m/s【規(guī)律總結】

(1)根據不同的條件，合理選擇適當的方法來判斷感應電流的方向．用右手定則判斷時，把切割磁感線的導體作為電源，在電源內部，電流從低電勢(負極)流向高電勢(正極)．(2)導體運動切割磁感線產生感應電流是磁通量發(fā)生變化引起感應電流的特例，所以判定感應電流方向的右手定則也是楞次定律的特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律來判定．只是不少情況下，不如用右手定則判定來得方便簡單．.類型三電磁感應中的圖象問題如圖2－1－7所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框abcd邊長為L，總電阻為R，現將線框以與ab邊垂直且以水平向右的速度v勻速穿過一寬度為2L、磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域，整個過程中ab、cd兩邊始終保持與磁場邊界平行．從cd邊剛與磁場左邊界重合時開始計時，若規(guī)定電流沿abcda流動的方向為正方向，試畫出線框中感應電流隨時間變化的圖象．例3.圖2－1－7【思路點撥】解答本題時應把握以下兩點：(1)先判斷感應電流的方向．(2)計算出每個時間段感應電流的大?。?.【答案】見自主解答.圖2－1－8.變式訓練(2020年高考海南卷)如圖2－1－9，EOF和E′O′F′為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里．一邊長為l的正方形導線框沿O′O方向勻速通過磁場，t＝0時刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關系圖線可能正確的是(

).圖2－1－9圖2－1－10.解析：選B.當線框左邊進入磁場時，線框上的電流方向為逆時針，直至線框右邊完全進入磁場；當右邊一半進入磁場，左邊一半開始出磁場，此后線圈中的電流方向為順時針．當線框左邊進入磁場時，切割磁感線的有效長度均勻增加，故感應電動勢、感應電流均勻增加，當左邊完全進入磁場，右邊還沒有進入時，感應電動勢、感應電流達最大，且直到右邊將要進入磁場這一段時間內均不變，當右邊進入磁場時，左邊開始出磁場，這時切割磁感線的有效長度均勻減小，感應電動勢、感應電流均減小，且左、右兩邊在磁場中長度相等時為零，之后再反向均勻增加至左邊完全出來，到右邊到達左邊界時電流最大且不變，直到再次減?。蔅正確．.知能優(yōu)化訓練.本部分內容講解結束點此進入課件目錄按ESC鍵退出全屏播放謝謝使用..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:10PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:10PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊