1、第第 1 1 节节 楞次定律楞次定律 核心 素养 目标 物理观念 能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流。 科学思维 1.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律和右手定 则判断感应电流的方向。 2.体会归纳推理的思想方法。 科学探究 1.通过实验，探究影响感应电流方向的因素。 2.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律楞次定律。 科学态度与 责任 学习科学家的科学探究精神，知道电磁感应在生产生活中的应用。 知识点一 影响感应电流方向的因素 观图助学 实验：探究影响感应电流方向的因素 1.磁通量增大时的情况 图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 甲 向下
2、逆时针(俯视) 向上 乙 向上 顺时针(俯视) 向下 结论 比较上表中的数据，可以发现，当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的 磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。 2.磁通量减小时的情况 图号 磁体的磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 向下 顺时针(俯视) 向下 丁 向上 逆时针(俯视) 向上 结论 根据实验结果填写上表，比较表中的数据。当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁 场与磁体磁场的方向相同，阻碍磁通量的减小。 甲磁场变强 乙磁场变弱 由于磁铁的插入与抽出，线圈中磁场的强弱在变化。 回顾磁通量及磁通量变化的几种情况。 (1)面积 S 和磁感应强度 B 的乘积称为磁
3、通量。 (2)磁通量是标量，但是有正负。 (3)磁通量的变化量： S 不变，B 改变，则 B S； S 改变，B 不变，则 BS； B 与 S 之间的夹角发生变化，磁通量也发生变化。 知识点二 楞次定律 观图助学 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反， 这种情况如图甲所示；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向 与原磁场的方向相同，这种情况如图乙所示。 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相同，
4、即增反减同。 思考判断 (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相同。() (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。() 磁极靠近或远离铝环 当磁极靠近铝环时的现象为：铝环向右移动，当磁极远离铝环时的现象为：铝环向左移动，如 何解释这一现象？ 知识点三 右手定则 观图助学 在图中，假定导体棒 CD 向右运动。 判定感应电流的方向 (1)我们研究的是哪个闭合导体回路？ (2)当导体棒 CD 向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？ (3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？ (4)导体棒 CD 中的
5、感应电流是沿哪个方向的？ 答案 (1)我们研究的是 CDEF 这个闭合的回路。 (2)当 CD 向右运动时，穿过闭合回路的磁通量方向向里，并且在增加。 (3)根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，所以感应电流的磁场向外。 (4)根据安培定则可判断感应电流方向由 C 指向 D。 右手定则：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。 思维拓展 (1)右手定则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则，什么情况下应用左手定则？ 答案 (1)
6、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 则是楞次定律的特例。 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。 右手定则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则；因电而受力时用左手定则。 电磁感应伸右手，磁感线从手心走。运动方向顺拇指，电流沿着四指流。 核心要点 楞次定律的理解与应用 观察探究 在图中 CDEF 是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体 AB 向右移动时，请用楞次 定律判断 ABCD 和 ABFE 两个电路中感应电流的方向。 判断感应电流的方向 提示 当导体 AB 向右移动时，线框
7、ABCD 中垂直于纸面向里的磁通量减少，根据楞次定律， 它产生的感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，即感应电流的方向是 ABCD。此时， 线框 ABFE 中垂直于纸面向里的磁通量增加，根据楞次定律，它产生的磁场要阻碍原磁通量的 增加，即感应电流的磁场与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，所以，感应电流的方向是 ABFE。 探究归纳 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 试题案例 例 1 关于楞次定律，下列说法正确的是( ) A
8、.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.闭合电路的一部分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 一部分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 现将电池组
9、、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接。在开关 闭合、线圈 A 放在线圈 B 中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端 P 向左加速滑 动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断( ) A.滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 B.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向 C.线圈 A 向上移动或滑动变阻器的滑动端 P 向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转 D.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转 解析 由题意可知滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动，线圈 A
10、中的电流发生改 变，则其磁场发生改变，此时线圈 B 中磁通量发生改变，线圈 B 中产生了感应电流使指针向 右或向左偏转，选项 A 错误；因为由题意无需确切知道线圈 A、B 的绕行方向，选项 B 错误； 由于将滑动变阻器的滑动端 P 向左加速滑动时，线圈 A 中的电流减小，则其磁场减弱，此时 线圈 B 中磁通量减小， 线圈 B 中产生了感应电流使电流计指针向右偏转， 当线圈 A 向上移动， 则其磁场减弱，此时线圈 B 中磁通量减弱，线圈 B 中产生了感应电流能引起电流计指针向右 偏转，滑动变阻器的滑动端 P 向右加速滑动时，线圈 A 中电流增大，则磁场增强，穿过线圈 B 的磁通量增大，线圈 B
11、中产生的感应电流使电流计指针向左偏转，选项 C 错误；线圈 A 中铁 芯向上拔出或断开开关，则其磁场减弱，此时线圈 B 中磁通量减小，线圈 B 中产生了感应电 流使电流计指针向右偏转，选项 D 正确。 答案 D 方法凝炼 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 针对训练 1 (多选)如图所示，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是( ) 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
12、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相同，应用安培定 则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； 在圆环离开磁场前， 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 核心要点 右手定则 要点归纳 1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。 2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。 (1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向
13、，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。 试题案例 例 3 下列图中表示闭合电路中的一部分导体 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 ab 的是( ) 解析 题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A 中电流 方向为 ab， B 中电流方向为 ba， C 中电流方向沿 adcba， D 中电流方向为 ba， 故选项 A 正确。 答案 A 针对训练 2 如图所示，CDEF 是一个矩形金属框，当导体棒 AB 向右移动时
14、，回路中会产生 感应电流，则下列说法正确的是( ) A.导体棒中的电流方向由 BA B.电流表 A1中的电流方向由 FE C.电流表 A1中的电流方向由 EF D.电流表 A2中的电流方向由 DC 解析 根据右手定则，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 FE， 选项 A、C 错误，B 正确；同理电流表 A2中的电流方向由 CD，选项 D 错误。 答案 B 1.(楞次定律的应用)如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种 位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的 是( ) 解析 利用安培定则判断直导线
15、电流产生的磁场， 其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心 圆， 即磁感线所在平面均垂直于导线，且直导线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场 强，远离直导线处磁场弱。所以，A 中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为 A 出进0，即使切断导线中的电流，A也始终为 0，A 中不可能产生感应电流；B 中线 圈平面与导线的磁场平行，穿过 B 中线圈的磁通量也始终为 0，B 中也不能产生感应电流；C 中穿过线圈的磁通量如图乙所示， 进出， 即 C0， 当切断导线中电流后， 经过一定时间， 穿过线圈的磁通量减小为 0，所以 C 中有感应电流产生；D 中线圈的磁通量如图丙所示，其有 效磁通量为 D
16、出进0，即使切断导线中的电流，D也始终为 0，D 中不可能产生感 应电流。 答案 C 2.(楞次定律的应用)如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，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( ) A.始终为 ABCA B.始终为 ACBA C.先为 ACBA 再为 ABCA D.先为 ABCA 再为 ACBA 解析 在线圈以 OO为轴翻转 090 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 ABCA；线圈以 OO为轴翻转 90 180 的过程中，穿过线圈 反面
17、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ABCA， 选项A正确。 答案 A 3.(右手定则)如图所示，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。下列说法正确的是( ) 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)， 若向东运动， 由右手定则知 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；若向北运动，电缆没有切割磁感线，无感应 电流。故选项 A、C、D 错误。 答案 B