第1節(jié)　楞次定律 教學(xué)課件

物理第二章電磁感應(yīng)第1節(jié)楞次定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．理解楞次定律的內(nèi)容，能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，解答有關(guān)問(wèn)題。2．理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映。3．掌握右手定則，認(rèn)識(shí)右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1影響感應(yīng)電流方向的因素將螺線管與電流計(jì)組成閉合回路，分別將條形磁體的N極、S極插入、拔出線圈。(1)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲______逆時(shí)針(俯視)______乙______順時(shí)針(俯視)______向下向上向上向下(2)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙______順時(shí)針(俯視)______丁______逆時(shí)針(俯視)______向下向下向上向上(3)歸納結(jié)論當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，______磁通量的增加；當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，______磁通量的減少。阻礙阻礙知識(shí)點(diǎn)2楞次定律1．內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要______引起感應(yīng)電流的磁通量的______。

2．楞次定律與能量守恒定律的關(guān)系：感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向，是__________________的必然結(jié)果。由于電阻的存在，感應(yīng)電流在閉合回路中流動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生熱量。根據(jù)能量守恒定律，能量不可能無(wú)中生有，這部分熱量只可能從________________________轉(zhuǎn)化而來(lái)。把磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時(shí)，推力或拉力都必須做機(jī)械功，做功過(guò)程中消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成________________________。阻礙變化能量守恒定律其他形式的能量感應(yīng)電流的電能[判一判]1．(1)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。(

)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可能相同，也可能相反。(

)(3)楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對(duì)抗。(

)×√√知識(shí)點(diǎn)3右手定則1．內(nèi)容：伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指______，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使______指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)______所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。2．適用范圍：右手定則適用于閉合回路中____________導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。垂直拇指四指一部分[判一判]2．(1)右手定則只適用于閉合回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。(

)(2)使用右手定則時(shí)必須讓磁感線垂直穿過(guò)掌心。(

)(3)任何感應(yīng)電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則。(

)√××1．(對(duì)楞次定律的理解)(多選)一塊銅片位于如圖所示的磁場(chǎng)中，如果用力把銅片從磁場(chǎng)拉出或把它進(jìn)一步推入，則在這兩個(gè)過(guò)程中有關(guān)磁場(chǎng)對(duì)銅片的作用力，下列敘述正確的是(

)A．拉出時(shí)是阻力B．推入時(shí)是阻力C．拉出時(shí)不受磁場(chǎng)力D．推入時(shí)不受磁場(chǎng)力√√解析：將銅片從磁場(chǎng)拉出或推入，磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，磁場(chǎng)對(duì)銅片的作用力應(yīng)阻礙銅片和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故A、B正確。2．(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落過(guò)程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則在線圈2從1的正上方下落至其正下方過(guò)程中，從上往下看線圈2中(

)A．無(wú)感應(yīng)電流B．有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C．先是順時(shí)針?lè)较?，后是逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D．先是逆時(shí)針?lè)较颍笫琼槙r(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流√解析：線圈1中恒定電流形成的磁場(chǎng)分布情況如圖所示。當(dāng)線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時(shí)，磁感線方向向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線圈2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，由右手螺旋定則知，俯視時(shí)線圈2中感應(yīng)電流方向應(yīng)為順時(shí)針?lè)较?；同理，線圈2落至線圈1的正下方時(shí)，磁感線方向向上，且磁通量減小，由楞次定律和右手螺旋定則知，俯視時(shí)線圈2中感應(yīng)電流方向應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较颉?．(右手定則的應(yīng)用)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與圓形導(dǎo)體環(huán)所在平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當(dāng)ef向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個(gè)環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．整個(gè)環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀．環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，環(huán)的左側(cè)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鹘馕觯河捎沂侄▌t知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，左側(cè)的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?！?．(右手定則與左手定則的綜合應(yīng)用)如圖所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置甲(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置乙(右)，則(

)A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→aB．導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→aC．導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左√解析：由右手定則可判斷出導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，A、B錯(cuò)誤；由左手定則可判斷導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力方向水平向左，導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左，C錯(cuò)誤，D正確。探究一探究影響感應(yīng)電流方向的因素

【例1】(2022·重慶第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二月考)“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)如果在閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開(kāi)關(guān)后，將A線圈迅速插入B線圈中，電流計(jì)指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(2)連好電路后，并將A線圈插入B線圈中，若要使靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)，可采取的操作是________。A．插入鐵芯B．拔出A線圈C．變阻器的滑片向左滑動(dòng)D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S瞬間(3)G為指針零刻度在中央的靈敏電流表，連接在直流電路中時(shí)的偏轉(zhuǎn)情況如圖①中所示，即電流從電流表G的左接線柱進(jìn)時(shí)，指針也從中央向左偏。今把它與一線圈串聯(lián)進(jìn)行電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，則圖②中的條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向是向________(選填“上”或“下”)；圖④中的條形磁鐵下端為_(kāi)_______(選填“N”或“S”)極。[解析]

(1)已知閉合開(kāi)關(guān)瞬間，A線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電流使靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)，可知磁通量增加時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，將A線圈迅速插入B線圈中時(shí)，B線圈中的磁通量增加，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流也會(huì)使靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)。(2)要使靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)楞次定律知，磁通量應(yīng)減小。插入鐵芯時(shí)，B線圈中的磁通量增加，故A錯(cuò)誤；拔出A線圈時(shí)，B線圈中的磁通量減小，故B正確；變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，電流增大，B線圈中的磁通量增大，故C錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S瞬間，電流減小，B線圈中的磁通量減小，故D正確。(3)題圖②中指針向左偏，可以知道線圈中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針(俯視)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，條形磁鐵的磁場(chǎng)方向向上，由楞次定律可知，向上的磁通量增大，條形磁鐵向下插入。題圖④中指針向右偏，則感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針(俯視)，由安培定則可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，條形磁鐵向上拔出，即磁通量減小，由楞次定律可知，條形磁鐵的磁場(chǎng)方向應(yīng)該向上，所以條形磁鐵上端為N極，下端為S極。[答案]

(1)向右(2)BD

(3)下S[針對(duì)訓(xùn)練1]

(2022·揚(yáng)州中學(xué)高二期中)小張同學(xué)用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下。

(1)閉合開(kāi)關(guān)穩(wěn)定后，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過(guò)程中，靈敏電流計(jì)的指針__________(選填“向左偏轉(zhuǎn)”“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。(2)如圖乙所示，R為熱敏電阻，其阻值隨著周?chē)h(huán)境溫度的升高而減小。輕質(zhì)金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長(zhǎng)直螺線管共軸(金屬環(huán)A平面與螺線管線圈平面平行)，并位于其左側(cè)。若周?chē)h(huán)境溫度急劇上升時(shí)，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向____________(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)，金屬環(huán)A將向________(選填“左”或“右”)運(yùn)動(dòng)，并有__________(選填“收縮”或“擴(kuò)張”)的趨勢(shì)。解析：(1)由題意可知當(dāng)穿過(guò)B的磁通量減小時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，則可知當(dāng)穿過(guò)B的磁通量增大時(shí)，指針應(yīng)該向右偏轉(zhuǎn)，則閉合開(kāi)關(guān)穩(wěn)定后，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)過(guò)程中，A所在回路中的電阻減小，則A中的電流增大，磁場(chǎng)變強(qiáng)，穿過(guò)B的磁通量增大，故靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)。(2)當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值減小，導(dǎo)致線圈中的電流增大，依據(jù)右手螺旋定則與楞次定律，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；因穿過(guò)A環(huán)的磁通量增大，據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向相反，故相互排斥，則金屬環(huán)A將向左運(yùn)動(dòng)，且金屬環(huán)A有收縮的趨勢(shì)。答案：(1)向右偏轉(zhuǎn)(2)逆時(shí)針左收縮探究二楞次定律

1．因果關(guān)系：楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果反過(guò)來(lái)影響原因。2．對(duì)“阻礙”的理解3．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的原因。常見(jiàn)的表現(xiàn)形式有以下三種：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)體和磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)。(3)通過(guò)改變線圈面積來(lái)“反抗”(增縮減擴(kuò))?！纠?】如圖所示，閉合的金屬線圈正上方有一個(gè)豎直放置的條形磁鐵。當(dāng)該磁鐵向下運(yùn)動(dòng)靠近線圈時(shí)，下列判斷中正確的是(

)A．若磁鐵的運(yùn)動(dòng)是勻速的，則線圈中就沒(méi)有感應(yīng)電流B．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中所標(biāo)的箭頭方向相同C．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中所標(biāo)的箭頭方向相反D．磁鐵向下做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向不同√[解析]

當(dāng)該磁鐵向下運(yùn)動(dòng)靠近線圈時(shí)，無(wú)論是做加速、減速還是勻速運(yùn)動(dòng)，都會(huì)使線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則可知感應(yīng)電流的方向與題圖中所標(biāo)的箭頭方向相同?！纠?】(多選)某電磁沖擊鉆的原理圖如圖所示，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，則可能是(

)

A．開(kāi)關(guān)S閉合瞬間B．開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間C．開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)D．開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)√√[解析]

當(dāng)開(kāi)關(guān)突然閉合時(shí)，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，而對(duì)于右線圈來(lái)說(shuō)，線圈中磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流阻礙磁通量增加，使鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，同理可知，開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，鉆頭M向左運(yùn)動(dòng)，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)S已經(jīng)閉合時(shí)，只有左側(cè)線圈電流增大才會(huì)導(dǎo)致鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤。[針對(duì)訓(xùn)練2]豎直平面內(nèi)放置一通有豎直向上恒定電流的導(dǎo)線，如圖所示。正方形導(dǎo)線框置于導(dǎo)線右側(cè)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．電流變大，線框?qū)⑺较蜃筮\(yùn)動(dòng)，并有擴(kuò)張趨勢(shì)B．線框向左運(yùn)動(dòng)一小段時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向是逆時(shí)針?lè)较駽．從靜止釋放線框，則線框下落過(guò)程中加速度逐漸減小，最后勻速下落D．以導(dǎo)線為軸，線框順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向a→b→c→d√解析：直導(dǎo)線電流變大，線框內(nèi)磁通量變大，由通電直導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)分布特點(diǎn)并根據(jù)楞次定律推論，可判斷線框面積有縮小的趨勢(shì)，線框?qū)⑺较蛴疫\(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；線框向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線框內(nèi)磁通量增加，因此會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律判斷出電流方向?yàn)閍→d→c→b，即逆時(shí)針?lè)较?，故B正確；從靜止釋放線框，線框下落過(guò)程中，線框中磁通量不變，所以沒(méi)有感應(yīng)電流，因此線框做自由落體運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；以導(dǎo)線為軸，線框順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框中的磁通量并不變化，所以沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤。[針對(duì)訓(xùn)練3]如圖所示，一水平放置的矩形閉合線框abcd，在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中所示的位置Ⅰ經(jīng)過(guò)位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在這個(gè)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流(

)A．沿abcda流動(dòng)B．沿dcbad流動(dòng)C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcbad流動(dòng)D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcbad流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流動(dòng)√解析：根據(jù)細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近的磁感線分布，線圈abcd在位置Ⅱ時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0，在位置Ⅰ時(shí)，磁感線向上穿過(guò)線圈，在位置Ⅲ時(shí)，磁感線向下穿過(guò)線圈。設(shè)磁感線向上穿過(guò)線圈時(shí)磁通量為正，由此可見(jiàn)，由位置Ⅰ到位置Ⅱ再到位置Ⅲ，磁通量持續(xù)減少，感應(yīng)電流方向不變，應(yīng)沿abcda流動(dòng)，故A正確。探究三右手定則的理解和應(yīng)用【問(wèn)題導(dǎo)引】如圖所示，假定導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)。

(1)我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路？(2)當(dāng)導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)這個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁通量是增大還是減?。?3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的？(4)導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的？提示：(1)CDEF

(2)增大(3)垂直于紙面向外(4)C→D1.楞次定律與右手定則的區(qū)別與聯(lián)系

楞次定律右手定則區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路閉合回路的一部分，即切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況應(yīng)用對(duì)于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便對(duì)于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例2.右手定則與左手定則的比較

右手定則左手定則作用判斷感應(yīng)電流方向判斷通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力的方向圖例因果關(guān)系運(yùn)動(dòng)→電流電流→運(yùn)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)【例4】(多選)如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒MN，以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說(shuō)法正確的是(

)A．感應(yīng)電流方向是N→M

B．感應(yīng)電流方向是M→NC．安培力方向水平向左

D．安培力方向水平向右√√[解析]

以導(dǎo)體棒MN為研究對(duì)象，所處位置磁場(chǎng)方向向下、運(yùn)動(dòng)方向向右。由右手定則可知，感應(yīng)電流方向是N→M；再由左手定則可知，安培力方向水平向左。【例5】某同學(xué)設(shè)想的減小電梯墜落時(shí)造成傷害的一種應(yīng)急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂底部安