安徽省合肥市32中高中物理《楞次定律》教案新人教版選修3-2

1、0 安徽省合肥市 32 中高二物理選修 3-2楞次定律教案 目的要求 復(fù)習(xí)楞次定律及其應(yīng)用。 知識(shí)要點(diǎn) 1.1. 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。 楞次定律解決的是感應(yīng)電流的方向問題。它關(guān)系到兩個(gè)磁場：感應(yīng)電流的磁場（新產(chǎn) 生的磁場）和引起感應(yīng)電流的磁場（原來就有的磁場） 。前者和后者的關(guān)系不是“同向”或 “反向”的簡單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系。 在應(yīng)用楞次定律時(shí)一定要注意： “阻礙”不等于“反向”；“阻礙”不是“阻止”。 從“阻礙磁通量變化”的角度來看，無論什么原因，只要使穿過電路的磁通 量發(fā)生 了變化，就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢

2、產(chǎn)生。 從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來看，楞次定律 的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既 然有感應(yīng)電流產(chǎn)生， 就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。 又由于感應(yīng)電流是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的， 所以只 能是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能， 因此機(jī)械能減少。磁場力對(duì)物體做負(fù)功， 是阻力，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就 是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 從“阻礙自身電流變化”的角度來看，就是自感現(xiàn)象。 自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止。 應(yīng)用：日光燈電路圖及原理： 燈管、鎮(zhèn)流器和啟動(dòng) 器的作用。 防止：定值電阻的雙線繞法。 2.2. 右手定則。 對(duì)一部分導(dǎo)線在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的 情況，右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一致的。這時(shí)，用右手定則更方便一些。 3.3. 楞次定

3、律的應(yīng)用。 楞次定律的應(yīng)用應(yīng)該嚴(yán)格按以下四步進(jìn)行： 確定原磁場方向；判定原磁場如何變化 （增大還是減?。淮_定感應(yīng)電流的磁場方向 （增反減同）；根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流 的方向。 例題分析 例 1 1 :如圖所示，有兩個(gè)同心導(dǎo)體圓環(huán)。內(nèi)環(huán)中通有順時(shí)針方向 的電流，外環(huán)中原來無電流。當(dāng)內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時(shí)，外環(huán)中有 無感應(yīng)電流？方向如何？ 解：由于磁感線是閉合曲線，內(nèi)環(huán)內(nèi)部向里的磁感線條數(shù)和內(nèi) 環(huán)外部向外的所有磁感線條數(shù)相等，所以外環(huán)所圍面積內(nèi)（這里指 包括內(nèi)環(huán)圓面積在內(nèi)的總面積，而不只是環(huán)形區(qū)域的面積）的總磁 通向里、增大，所以外環(huán)中感應(yīng)電流磁場的方向?yàn)橄蛲?，由安培?則，外環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)?/p>

4、逆時(shí)針。 例 2 2 :如圖所示，閉合導(dǎo)體環(huán)固定。條形磁鐵 S極向下以初速度Vo沿 過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落過程，導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流方向如何？2 解：從“阻礙磁通量變化”來看，當(dāng)條形磁鐵的中心恰好位于線圈 M所在的水平面時(shí)， 磁鐵內(nèi)部向上的磁感線都穿過了線圈， 而磁鐵外部向下穿過線圈的磁通量最少， 所以此時(shí)刻 穿過線圈M的磁通量最大。因此全過程中原磁場方向向上， 先增后減，感應(yīng)電流磁場方向先 下后上，感應(yīng)電流先順時(shí)針后逆時(shí)針。 從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”來看，線圈對(duì)應(yīng)該是先排斥（靠近階段）后吸引（遠(yuǎn)離階段） ，把 條形磁鐵等效為螺線管， 該螺線管中的電流是從上向下看逆時(shí)針方向的， 根據(jù)“同向電流互 相

5、吸引，反向電流互相排斥”，感應(yīng)電流方向應(yīng)該是先順時(shí)針后逆時(shí)針的，與前一種方法的 結(jié)論相同。 例 3 3:如圖所示，0Q是矩形導(dǎo)線框abed的對(duì)稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁 C.C. 將abed以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 6060 D.D. 將abed以ed為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 6060 解：A CA C 兩種情況下穿過 abed的磁通量沒有發(fā)生變化，無感應(yīng) 電流產(chǎn)生。B B、D D 兩種情況下原磁通向外，減少，感應(yīng)電流磁場向外，感應(yīng)電流方向?yàn)?abed。 例 4 4 :如圖所示裝置中，ed桿原來靜止。當(dāng)ab桿做如下那些運(yùn)動(dòng)時(shí)，ed桿將向右移動(dòng)? A.A. 向右勻速運(yùn)動(dòng) B.B. 向右加速運(yùn)動(dòng) C.C. 向左加

6、速運(yùn)動(dòng) D.D. 向左減速運(yùn)動(dòng) Li中磁通量不變，穿過 L2的磁通量不變化，L2中 無感應(yīng)電流產(chǎn)生，ed保持靜止，A A 不正確；ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 通過ed的電流方向向下，ed向右移動(dòng)，B B 正確；同理可得 C C 不正確，D D 正確。選 B B、D D 例 5 5 :如圖所示，當(dāng)磁鐵繞 002軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，矩一形導(dǎo)線框（不考 ； 慮重力）將如何運(yùn)動(dòng)？ i 解：本題分析方法很多，最簡單的方法是：從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的 | 角度來看，導(dǎo)線框一定會(huì)跟隨條形磁鐵同方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。如果不計(jì)一切 : 摩擦阻力，最終導(dǎo)線框?qū)⒑痛盆F轉(zhuǎn)動(dòng)速度無限接近到可以認(rèn)為相同；如 0 02 果考慮摩擦阻力，則導(dǎo)線框的

7、轉(zhuǎn)速總比條形磁鐵轉(zhuǎn)速小些（線框始終受 到安培力矩的作用，大小和摩擦力的阻力矩相等） 。如果用“阻礙磁通量變化”來分析，結(jié) 論是一樣的，但是敘述要復(fù)雜得多?？梢娺@類定性判斷的題要靈活運(yùn)用楞次定律的各種表達(dá) 方式。 例 6 6:如圖所示，水平面上有兩根平行導(dǎo)軌，上面放兩根金屬 棒a、b。當(dāng)條形磁鐵如圖向下移動(dòng)時(shí)（不到達(dá)導(dǎo)軌平面） ，a、b將 如何移動(dòng)？ 解：若按常規(guī)用“阻礙磁通量變化”判斷，則需要根據(jù)下端磁 極的極性分別進(jìn)行討論， 比較繁瑣。而且在判定a、b所受磁場力時(shí)。 應(yīng)該以磁極對(duì)它們的磁場力為主，不能以 a、b間的磁場力為主（因?yàn)樗鼈兊囊苿?dòng)方向由所場。以下哪些情況 下abed中有感應(yīng)電流產(chǎn)生

8、？方向如何? A.A. 將abed向紙外平移 B.B. 將abed向右平移 解：. .ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab中感應(yīng)電流恒定, d d e e L2中的磁通量向下，增大, b b 3 受的合磁場的磁場力決定，而磁鐵的磁場顯然是起主要作用的） 。如果注意至磁鐵向下 插，通過閉合回路的磁通量增大，由 =BS可知磁通量有增大的趨勢，因此 S的相應(yīng)變化應(yīng) 該是阻礙磁通量的增加，所以 a、b將互相靠近。這樣判定比較起來就簡便得多。 例 7 7 :如圖所示，絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導(dǎo)體環(huán) a、b。 將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(dòng)（不到達(dá)該平面） ，a、b將如何移 動(dòng)？ 解：根據(jù)=BS,磁鐵向下移動(dòng)過程中，

9、B增大，所以穿過每個(gè)環(huán) 中的磁通量都有增大的趨勢，由于 S不可改變，為阻礙增大，導(dǎo)體環(huán) 應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離磁鐵，所以 a、b將相互遠(yuǎn)離。 例&如圖所示，在條形磁鐵從圖示位置繞 0Q軸轉(zhuǎn)動(dòng) 9090 的過程中，放在導(dǎo)軌右端附近的金屬棒 ab將如何移動(dòng)？ 解：無論條形磁鐵的哪個(gè)極為 N極，也無論是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng) 9090。過程中，穿過閉合電路的磁通量 總是增大的（條形磁鐵內(nèi)、外的磁感線條 數(shù)相同但方向相反， 在線框所圍面積內(nèi)的總磁通量和磁鐵內(nèi)部的磁感線方向相同且 增大。而該位置閉合電路所圍面積越大，總磁通量越小，所以為阻礙磁通量增大金屬棒 將向右移動(dòng)。 例 9 9 :如圖所示

10、，a、b燈分別標(biāo)有“ 36V 40W36V 40W和“ 36V 25W36V 25W, 閉合電鍵，調(diào)節(jié)R,使a、b都正常發(fā)光。這時(shí)斷開電鍵后重做實(shí)驗(yàn)： 電鍵閉合后看到的現(xiàn)象是什么？穩(wěn)定后那只燈較亮？再斷開電鍵， 又將看到什么現(xiàn)象？ 解：重新閉合瞬 間，由于電感線圈對(duì)電流增大的阻礙作用， a 將慢慢亮起來，而 b立即變亮。這時(shí) L的作用相當(dāng)于一個(gè)大電阻； 穩(wěn)定后兩燈都正常發(fā)光， a的額定功率大，所以較亮。這時(shí) L的作 用相當(dāng)于一只普通的電阻（就是該線圈的內(nèi)阻） ；斷開瞬間，由于電感線圈對(duì)電流減小的阻 礙作用，通過a的電流將逐漸減小，a漸漸變暗到熄滅，而abRL組成同一個(gè)閉合回路， 所以 b燈也將逐漸變暗到熄滅，而且開始還會(huì)閃亮一下（因?yàn)樵瓉碛?la |b）,并且通過b的電流 方向與原來的電流方向相反。這時(shí) L的作用相當(dāng)于一個(gè)電源。（若將a燈的額定功率小于 b 燈，則斷開電鍵后 b燈不會(huì)出現(xiàn)“閃亮”現(xiàn)象。） 例 1010：如圖所示，用絲線將一個(gè)閉合金屬環(huán)懸于 Q點(diǎn)，虛線左邊有垂 直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，而右邊沒有磁場。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來。 試解釋這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，會(huì)有這種 現(xiàn)象嗎？ 解：只有左邊有勻強(qiáng)磁場，金屬環(huán)在穿越磁場邊界時(shí)（無論是進(jìn)入還