科學(xué)探究感應(yīng)電流的方向（課件）高中物理選擇性（魯科版）

２.１科學(xué)探究：感應(yīng)電流的方向探究感應(yīng)電流的方向一、探究感應(yīng)電流的方向（１）實驗器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線。（２）探究過程及實驗結(jié)論：將線圈與電流表組成閉合電路，分別將條形磁鐵的N極、S極插入或抽出線圈，記錄感應(yīng)電流的方向，如圖Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ所示。探究感應(yīng)電流的方向（１）條形磁鐵插入線圈，線圈內(nèi)磁通量增加（如圖A、C所示）。圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向（俯視）感應(yīng)電流的磁場方向歸納總結(jié)A向下逆時針向上感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的增加C向上順時針向下探究感應(yīng)電流的方向（２）條形磁鐵從線圈中抽出，線圈內(nèi)磁通量減少（如圖B、D所示）。圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向（俯視）感應(yīng)電流的磁場方向歸納總結(jié)B向上順時針向上感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減少D向下逆時針向下探究感應(yīng)電流的方向三、實驗結(jié)論（１）當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；（２）當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同；共同點：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律一、楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。二、楞次定律的理解（１）感應(yīng)電流的磁場不一定與原磁場方向相反，磁通量增加時兩者才相反，磁通量減少時兩者是同向的，即“增反減同”。（２）阻礙并不是阻止。磁通量要增加，感應(yīng)電流的磁場只能阻礙其增加，而不能阻止其增加，即磁通量最終還是要增加。應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟（１）明確所研究的閉合回路，判斷原磁場的方向；（２）判斷閉合回路內(nèi)原磁場的磁通量變化；（３）依據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向；（４）利用右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。原磁場向下原磁通量增大感應(yīng)電流磁場向上逆時針方向（從上往下看）判斷感應(yīng)電流的方向——右手定則適用范圍：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向判定。右手定則伸開右手，讓拇指與其余四指垂直，且都與手掌處于同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，使拇指指向?qū)w運動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。判斷感應(yīng)電流的方向例題1、下列說法中正確的是（）A．磁生電場由變化的磁場產(chǎn)生，磁生電場的電場線是閉合曲線，其方向一定是沿逆時針方向 B．磁生電場的方向同樣也可以用楞次定律和右手螺旋定則來判定 C．磁電式儀表運輸過程中用導(dǎo)線將正負接線柱短接，利用了電磁驅(qū)動D．電磁阻尼現(xiàn)象實質(zhì)上不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但分析時同樣遵循楞次定律B判斷感應(yīng)電流的方向例題2、如圖所示，一段導(dǎo)體環(huán)和小量程電流表G組成閉合回路，處于豎直向上的磁場中。當(dāng)電流從右方流入時，指針向右邊偏轉(zhuǎn)。若此時G的指針位置如圖所示，則下列說法中錯誤的是（）A．磁場的變化和電流方向的關(guān)系可用楞次定律判斷B．此時磁場正在增強 C．導(dǎo)線中電荷的定向移動，是由于電場力作用的結(jié)果D．導(dǎo)體環(huán)的外部沒有電場存在D從能量角度理解楞次定律一、楞次定律的本質(zhì)：阻礙是能量守恒的反映，在克服阻礙的過程中，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。二、從能的轉(zhuǎn)化和守恒的角度來看，楞次定律可以描述為感應(yīng)電流的“效果”總是反抗（阻礙）引起感應(yīng)電流的原因，常見的有一下幾種表現(xiàn)：

（1）阻礙原磁通量的變化“增反減同”，如圖所示，磁鐵靠近線圈，B感與B原方向相反，利用安培定則可判定感應(yīng)電流的方向。B感從能量角度理解楞次定律（２）阻礙導(dǎo)體與磁場的相對運動——“來拒去留”，如圖甲所示，條形磁鐵靠近線圈時，受到的是排斥力；如圖乙所示，條形磁鐵遠離線圈時，受到的是引力。從能量角度理解楞次定律（3）使閉合回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”，如圖所示，P、Q是光滑固定金屬導(dǎo)軌，ａ、b是可動金屬棒，磁鐵下移，a、b相互靠近。（4）阻礙原電流的變化——“增反減同”。隨堂練習(xí)例題３、某磁場磁感線如圖，有一銅線圈自A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應(yīng)電流方向是（）A．始終順時針 B．先順時針再逆時針 C．始終逆時針 D．先逆時針再順時針B解析：原磁場向上磁通量先增大后減小感應(yīng)電流的磁場先向下后向上電流先順時針后逆時針右手定則楞次定律隨堂練習(xí)例題４、如圖所示，光滑導(dǎo)軌M、N水平固定放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個閉合電路。當(dāng)一條形磁鐵（下端為N極）從上方下落的過程中，下列說法正確的是（）A．條形磁鐵穿入線框階段，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流從P到Q B．條形磁鐵穿入線框階段，導(dǎo)體棒P、Q互相遠離 C．條形磁鐵穿出線框階段，導(dǎo)體棒P、Q互相靠攏 D．條形磁鐵穿出線框階段，磁鐵的機械能減小D增縮減擴，磁鐵一部分機械能轉(zhuǎn)化成回路中的電能（焦耳熱）隨堂練習(xí)例題５、如圖甲所示，一長直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一豎直平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示（以水平向右為電流的正方向），則在0～t2時間內(nèi)，下列說法正確的是（）A．穿過線框的磁通量一直減小 B．線框中始終產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 C．線框先有收縮的趨勢后有擴張的趨勢 D．線框所受安培力的合力先向下后向上BA．由圖可知長直導(dǎo)線中的電流先減小后反向增大，所以穿過線框的磁通量先減小后增大，故A錯誤；B．0～t1時間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流向右減小，產(chǎn)生的磁場在線框處垂直于紙面向里減弱，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流；在t1～t2

時間內(nèi)，直線電流方向向左，根據(jù)安培定則產(chǎn)生的磁場在線框處垂直于紙面向外增強，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故B正確；C．穿過線框的磁通量先減小后增大，由楞次定律知線框先有擴張的趨勢后有收縮的趨勢，故C錯誤；D．由楞次定律、左手定則判斷線框受安培力的合力方向先向上后向下，故D錯誤。故選：B。隨堂練習(xí)A．不動 B．順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線 C．順時針轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線 D．逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線D隨堂練習(xí)解析：根據(jù)安培定則可知，通電導(dǎo)線ab在右側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里。采用電流元法，將圓環(huán)分成前后兩半，根據(jù)左手定則可知，外側(cè)半圓受到的安培力向上，內(nèi)側(cè)受到的安培力向下，圓環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動。再用特殊位置法：圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°時，通電直導(dǎo)線AB對左半圓環(huán)產(chǎn)生吸引力，對右半圓環(huán)產(chǎn)生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圓環(huán)靠近AB．則從左向右看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近直導(dǎo)線AB．故D正確，A、B、C錯誤。故選：D。隨堂練習(xí)例題７、如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在線圈a的右上方固定一豎直螺線管b，螺線管與電源和滑動變阻器串聯(lián)。若將滑動變阻器的滑片P向上滑動（線圈a始終靜止），下列說法正確的是（）A．線圈a有縮小的趨勢 B．線圈a對水平桌面的壓力將減小 C．線圈a受到水平向右的靜摩擦力 D．線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電流B解：AD、將滑動變阻器的滑片P向上時，其接入電路的電阻增大，通過螺線管b的電流減小，產(chǎn)生的磁場減弱，穿過線圈a的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈a中感應(yīng)電流俯視為順時針方向，根據(jù)“增縮減擴”可知，線圈a應(yīng)有擴張的趨勢，故AD錯誤；BC、原來線圈a對桌面的壓力等于線圈a的重力，當(dāng)滑動觸頭向上滑動時，可以用“等效法”，即將線圈a和b看作兩個條形磁鐵，不難判斷此時兩磁鐵互相吸引，線圈a受到斜向右上方的安培力，即線圈a對水平桌面的壓力將減小，同時受到水平向左的靜摩擦力，故B正確，C錯誤。故選：B。從能量角度理解楞次定律三、回路運動情況、面積變化趨勢的判斷方法電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受到安培力，從而產(chǎn)生運動及回路面積變化趨勢。判斷運動或面積變化趨勢的方法如下：（1）一般方法磁場變化情況感應(yīng)電流的方向電路各部分所受電場力的方向回路運動情況分析面積變化趨勢或楞次定律左手定則（2）根據(jù)楞次定律的推論進行判斷a.若是由于相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，則感應(yīng)電流所產(chǎn)生的力的效果阻礙相對運動（來拒去留）。b.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，