2024-2025學年高中物理第4章3楞次定律學案新人教版選修3-2

PAGE7-3楞次定律[學習目標]1.理解楞次定律的內(nèi)容，能運用楞次定律推斷感應電流的方向．(重點)2.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的體現(xiàn)．(難點)3.駕馭右手定則，并理解右手定則的實質．(重點)一、楞次定律1．探究感應電流的方向(1)試驗器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉方向的關系)．(2)試驗現(xiàn)象：如圖所示，在四種狀況下，將試驗結果填入下表．①線圈內(nèi)磁通量增加時的狀況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下②線圈內(nèi)磁通量削減時的狀況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上(3)試驗結論表述一：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相反；當穿過線圈的磁通量削減時，感應電流的磁場與原磁場的方向相同．表述二：當磁鐵靠近線圈時，兩者相斥；當磁鐵遠離線圈時，兩者相吸．2．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阻礙引起感應電流的磁通量的改變．二、右手定則1．內(nèi)容伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向．如圖所示．2．適用范圍適用于閉合電路部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的狀況．1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)感應電流的磁場總是與引起感應電流的磁場方向相反． (×)(2)楞次定律表明感應電流的效果總是與引起感應電流的緣由相對抗． (√)(3)右手定則只適用于閉合電路中的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的狀況． (√)(4)運用右手定則時必需讓磁感線垂直穿過掌心． (×)(5)任何感應電流方向的推斷既可運用楞次定律，又可運用右手定則． (×)2．依據(jù)楞次定律可知感應電流的磁場肯定()A．阻礙引起感應電流的磁通量B．與引起感應電流的磁場反向C．阻礙引起感應電流的磁通量的改變D．與引起感應電流的磁場方向相同C[感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的改變，而不是阻礙磁通量，它和引起感應電流的磁場可以同向，也可以反向．]3.如圖所示，光滑平行金屬導軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中．現(xiàn)垂直于導軌放置一根導體棒MN，MN向右運動時，電流方向為________，MN向左運動時，電流方向為________．(均選填“M→N”或“N→M”)[答案]N→MM→N楞次定律的理解1.因果關系閉合導體回路中原磁通量的改變是產(chǎn)生感應電流的緣由，而感應電流的磁場的產(chǎn)生是感應電流存在的結果，即只有當閉合導體回路中的磁通量發(fā)生改變時，才會有感應電流的磁場出現(xiàn)．2．楞次定律中“阻礙”的含義【例1】關于楞次定律，下列說法正確的是()A．感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的改變B．閉合電路的一部分導體在磁場中運動時，必受磁場阻礙作用C．原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場同向D．感應電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的改變A[感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的改變，選項A正確；閉合電路的一部分導體在磁場中平行磁感線運動時，不受磁場阻礙作用，選項B錯誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場反向，選項C錯誤；當原磁場增加時感應電流的磁場跟原磁場反向，當原磁場減弱時感應電流的磁場跟原磁場同向，選項D錯誤．]1．關于感應電流，以下說法中正確的是()A．感應電流的方向總是與原電流的方向相反B．感應電流的方向總是與原電流的方向相同C．感應電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)原磁場的磁通量的改變D．感應電流的磁場總是與原線圈內(nèi)的磁場方向相反C[由楞次定律可知，感應電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)部原磁場的磁通量的改變，故C正確；假如原磁場中的磁通量是增大的，則感應電流的磁場方向就與它相反，來阻礙它的增大，假如原磁場中的磁通量是減小的，則感應電流的磁場方向就與它相同，來阻礙它的減小，故A、B、D錯誤．]楞次定律的應用楞次定律應用四步曲1．確定原磁場的方向．2．判定產(chǎn)生感應電流的磁通量如何改變(增加還是削減)．3．依據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向(增反減同)．4．判定感應電流的方向．該步驟也可以簡潔地描述為“一原二變?nèi)兴穆菪保辉_定原磁場的方向；二變——確定磁通量是增加還是削減；三感——推斷感應電流的磁場方向；四螺旋——用右手螺旋定則推斷感應電流的方向．【例2】電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示．現(xiàn)使磁鐵起先自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電狀況是()A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電思路點撥：D[在磁鐵自由下落，N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁通量方向向下且在增大，依據(jù)楞次定律可推斷出線圈中感應電流的磁場方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應電流方向為逆時針(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電．選項D正確．]上例中，若條形磁鐵穿過線圈，在S極離開線圈下端的過程中流過R的電流方向和電容器極板的帶電狀況是什么？提示：依據(jù)楞次定律，S極離開時，穿過線圈的磁通量方向向下且在削減，線圈中的感應電流方向為順時針(由上向下看)，流過R的電流方向從a到b，電容器下極板帶負電，上極板帶正電．2.(多選)如圖所示，足夠長的通電導線旁邊同一平面有矩形線圈abcd，則()A．若線圈向右平動，其中感應電流方向是a→b→c→dB．若線圈豎直向下平動，無感應電流產(chǎn)生C．當線圈以ad邊為軸轉動時(轉動角度小于90°)，其中感應電流方向是a→b→c→dD．當線圈向導線靠近時，其中感應電流方向是a→b→c→dBD[依據(jù)安培定則知，線圈所在處的磁場垂直紙面對里，當線圈向右平動、以ad邊為軸轉動時，穿過線圈的磁通量削減，感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向同向，感應電流方向為a→d→c→b，A、C錯誤；若線圈豎直向下平動，無感應電流產(chǎn)生，B正確；若線圈向導線靠近時，穿過線圈的磁通量增加，感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向反向，垂直紙面對外，感應電流方向為a→b→c→d，D正確．]右手定則的應用1.適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流方向的推斷．2．右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和電流方向三者之間的相互垂直關系．(1)大拇指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動．(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導體相當于電源．【例3】下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為a→b的是()ABCDA[題中四圖都屬于閉合電路的一部分導體切割磁感線，應用右手定則推斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a.故選A.]3.如圖所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應電流產(chǎn)生B．整個環(huán)中有順時針方向的電流C．整個環(huán)中有逆時針方向的電流D．環(huán)的右側有逆時針方向的電流，環(huán)的左側有順時針方向的電流D[由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側的電流方向為逆時針，左側的電流方向為順時針，選D.]課堂小結知識脈絡1.楞次定律的內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的改變．2．閉合導體回路的一部分導體做切割磁感線運動時，可用右手定則推斷感應電流的方向.1.如圖所示，導線框abcd與直導線在同一平面內(nèi)，直導線通有恒定電流I，在線框由左向右勻速通過直導線的過程中，線框中感應電流的方向是()A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始終dcbaD．先dcba，后abcd，再dcbaD[線框在直導線左側時，隨著線框向右運動，磁通量增加，依據(jù)楞次定律線框中感應電流的方向為dcba.在線框的cd邊跨過直導線后，如圖所示，依據(jù)右手定則ab邊產(chǎn)生的感應電流方向為a→b，cd邊產(chǎn)生的感應電流方向為c→d.線框全部跨過直導線后，隨著向右運動，磁通量削減，依據(jù)楞次定律知線框中感應電流的方向為dcba.故選項D正確．]2.如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中()A．始終有感應電流自a向b流過電流表?B．始終有感應電流自b向a流過電流表?C．先有a→?→b方向的感應電流，后有b→?→a方向的感應電流D．將不會產(chǎn)生感應電流C[在條形磁鐵進入螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應電流方向為a→?→b；當條形磁鐵完全進入螺線管，閉合線圈中的磁通量不變，無感應電流產(chǎn)生；在條形磁鐵穿出螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量削減，產(chǎn)生感應電流方向為b→?→a，選項C正確．]3.(多選)如圖所示，豎直向下的勻強磁場中，有一個帶銅軸的銅盤，用銅刷把盤緣和軸連接，外接一電流表，當銅盤按圖示勻速轉動，則()A．?中有a→b的電流B．?中有b→a的電流C．盤面磁通量不變，不產(chǎn)生感應電流D．有從盤緣向盤中心的電流BD[沿銅盤半徑方向的“銅棒”切割磁感線，由右手定則可判定選項B、D正確．]4．如圖所示，在方向垂直于紙面對里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直．金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導軌共面．現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動起先的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是()A．PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B．PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C．PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D．PQRS中