1、3楞次定律,1.楞次定律 體驗(yàn)楞次定律的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程;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;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。 2.右手定則 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;能運(yùn)用右手定則判斷因?qū)w做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向。,1,2,3,1.實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流的方向 (1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 用試觸的方法明確電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系。 (2)實(shí)驗(yàn)裝置 將螺線(xiàn)管與電流計(jì)組成閉合電路,如圖所示。,1,2,3,(3)實(shí)驗(yàn)記錄 分別將條形磁鐵的n極、s極插入或抽出線(xiàn)圈,如圖所示,記錄感應(yīng)電流的方向如下。,探究感應(yīng)電流

2、方向的實(shí)驗(yàn)記錄,1,2,3,(4)實(shí)驗(yàn)分析 線(xiàn)圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況,線(xiàn)圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況,1,2,3,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向總是相同或相反嗎? 提示:不是,由上面的探究實(shí)驗(yàn)分析可知,當(dāng)原磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)原磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同?？筛爬椤霸龇礈p同”。,1,2,3,2.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(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。,1,2,3,3.右手定則 伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流

3、的方向。 楞次定律與右手定則在使用范圍上有什么區(qū)別? 提示:楞次定律適用于一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象,而右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的情況。,1,2,3,1.對(duì)楞次定律的進(jìn)一步理解 (1)因果關(guān)系 閉合導(dǎo)體回路中磁通量的變化是因,產(chǎn)生感應(yīng)電流是果;原因產(chǎn)生結(jié)果,結(jié)果又反過(guò)來(lái)影響原因。 (2)“阻礙”二字的含義 楞次定律中的“阻礙”作用,正是能量守恒定律的反映,在克服這種阻礙的過(guò)程中,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。,1,2,3,“阻礙”的幾個(gè)層次,1,2,3,(3)“阻礙”的表現(xiàn) 從能量守恒定律的角度,楞次定律可廣義地表述為感應(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)的情況有以下四種: 從阻

4、礙磁通量變化的角度來(lái)看,可理解為“增反減同”。當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向相反;當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向相同。 從阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看,可理解為“來(lái)拒去留”。楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來(lái)解釋:既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生,就有其他形式的能轉(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(chǎng)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)。,1,2,3,從改變線(xiàn)圈面積的角度來(lái)看,可理解為“增縮減擴(kuò)”。若穿過(guò)閉合回路的磁通量增加時(shí),面積有收縮的趨勢(shì);若穿過(guò)閉合回路的磁通量減少時(shí),面積有擴(kuò)

5、大的趨勢(shì)。 從阻礙電流變化的角度來(lái)看,可理解為“增反減同”。當(dāng)原電流增大時(shí),感應(yīng)電流的方向與原電流方向相反;當(dāng)原電流減小時(shí),感應(yīng)電流的方向與原電流方向相同。(這種情況將在第6節(jié)自感現(xiàn)象中遇到),1,2,3,例如,在如圖所示的電路中,abcd是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸o轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線(xiàn)框,e是電源,當(dāng)滑動(dòng)變阻器r的滑片p自左向右滑動(dòng)時(shí),電路中電流減小,線(xiàn)框所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度b減小,穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量減少,這時(shí)線(xiàn)框就以增大有效面積的方式來(lái)阻礙磁通量的減少,于是線(xiàn)圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,1,2,3,(4)弄清“阻礙”與“阻止”“相反”的區(qū)別 阻礙不是阻止,最終引起感應(yīng)電流的磁通量還是發(fā)生了變化,是“阻而未

6、止”。 阻礙不是相反。當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向相同(增反減同)。 涉及相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),阻礙的是導(dǎo)體與磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),而不是阻礙導(dǎo)體或磁體的運(yùn)動(dòng)。,1,2,3,2.楞次定律與右手定則的區(qū)別 (1)從研究對(duì)象上說(shuō),楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路,右手定則研究的是閉合電路的一部分,即一段做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。 (2)從適用范圍上說(shuō),楞次定律可應(yīng)用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況,右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況。 (3)有的問(wèn)題只能用楞次定律不能用右手定則

7、,有的問(wèn)題則兩者都能用,究竟選用楞次定律還是右手定則,要具體問(wèn)題具體分析。例如: 若是導(dǎo)體不動(dòng),回路中的磁通量變化,要用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,而不能用右手定則判斷; 若是回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,用右手定則判斷較為簡(jiǎn)便,用楞次定律也能進(jìn)行判斷,但較為麻煩。,1,2,3,3.右手定則、楞次定律、安培定則、左手定則的應(yīng)用比較,1,2,3,如圖所示,當(dāng)導(dǎo)體棒向左平動(dòng)切割磁感線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),用右手定則可判斷出感應(yīng)電流的方向是ab,再利用左手定則可判斷出ab所受安培力的方向?yàn)樗较蛴?與導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向相反,這一現(xiàn)象也進(jìn)一步說(shuō)明了感應(yīng)電流在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的“阻礙”作用

8、),還可利用安培定則判斷出ab中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,類(lèi)型一 楞次定律的應(yīng)用 【例題1】如圖所示,閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場(chǎng)方向放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將它從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出,以下各種說(shuō)法中正確的是() a.向左拉出和向右拉出時(shí),環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 b.向左或向右拉出時(shí),環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時(shí)針?lè)较虻?c.向左或向右拉出時(shí),環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時(shí)針?lè)较虻?d.環(huán)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),就已經(jīng)有感應(yīng)電流了,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,點(diǎn)撥:將環(huán)拉出時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量減少,由楞次定律即可判斷出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,進(jìn)而由安培定則判斷出感應(yīng)電流方向。

9、 解析:將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場(chǎng),穿過(guò)閉合圓環(huán)的磁通量都要減少,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的減少,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是沿順時(shí)針?lè)较虻?選項(xiàng)b正確,選項(xiàng)a、c錯(cuò)誤;另外,圓環(huán)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量沒(méi)有改變,該情況無(wú)感應(yīng)電流,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 答案:b 題后反思應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向時(shí),首先應(yīng)明確原磁場(chǎng)的方向和原磁通量的增減,然后根據(jù)楞次定律的“增反減同”判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,最后由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,觸類(lèi)旁通若例題1中開(kāi)始時(shí)金屬圓環(huán)處于磁場(chǎng)左邊界左側(cè),圓

10、環(huán)向右運(yùn)動(dòng)至穿出磁場(chǎng)過(guò)程中,試判斷感應(yīng)電流的方向。 答案:穿進(jìn)時(shí),感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?穿出時(shí),感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針?lè)较颉?類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,類(lèi)型二 左、右手定則的應(yīng)用 【例題2】(多選)如圖所示,導(dǎo)體ab、cd可在處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的兩水平軌道上自由滑動(dòng),且兩水平軌道在中央交叉處互不相通。當(dāng)導(dǎo)體棒ab向左移動(dòng)時(shí)() a.ab中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍到b b.ab中感應(yīng)電流的方向?yàn)閎到a c.cd向左移動(dòng) d.cd向右移動(dòng) 點(diǎn)撥:“因動(dòng)而生電”類(lèi)問(wèn)題用右手定則,“因電而受力”類(lèi)問(wèn)題用左手定則。 解析:由右手定則可判斷ab中感應(yīng)電流方向?yàn)閍到b,從而cd中電流方向?yàn)閏到d。導(dǎo)體c

11、d所受安培力方向由左手定則判斷知向右,所以cd向右移動(dòng)。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,答案:ad 題后反思安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律是用來(lái)研究不同因果關(guān)系問(wèn)題的規(guī)律,搞清它們的適用范圍是正確應(yīng)用的關(guān)鍵。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,類(lèi)型三 楞次定律推廣含義的應(yīng)用 【例題3】(多選)如圖所示,光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置,兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路。當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí) () a.p、q將相互靠攏 b.p、q將相互遠(yuǎn)離 c.磁鐵的加速度仍為g d.磁鐵的加速度小于g 點(diǎn)撥:楞次定律的推廣含義感應(yīng) 電流的效果總要反抗感應(yīng)電流的產(chǎn)生

12、原因。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,解析:方法一:設(shè)磁鐵下端為n極,如圖所示,根據(jù)楞次定律可判斷出p、q中感應(yīng)電流方向,根據(jù)左手定則可判斷p、q所受安培力的方向如圖所示,可見(jiàn)p、q將相互靠攏,由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律知磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g。當(dāng)下端為s極時(shí),可得到同樣的結(jié)果。,方法二:根據(jù)楞次定律的另一種表述感應(yīng)電流的效果總是要反抗感應(yīng)電流的產(chǎn)生原因,本題的“原因”是回路中磁通量的增加,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路,“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近,所以p、q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,答案:a

13、d 題后反思從上面提供的兩種解法來(lái)看,應(yīng)用楞次定律的推廣含義分析此類(lèi)問(wèn)題往往比直接應(yīng)用楞次定律方便、快捷。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,類(lèi)型四 二次感應(yīng)問(wèn)題 【例題4】(多選)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有平行金屬導(dǎo)軌,它與大線(xiàn)圈p相連接,要使小線(xiàn)圈q獲得順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,則放在導(dǎo)軌上的裸金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩線(xiàn)圈共面)() a.向右勻速運(yùn)動(dòng)b.向左加速運(yùn)動(dòng) c.向右減速運(yùn)動(dòng)d.向右加速運(yùn)動(dòng) 點(diǎn)撥:導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)必須是變速的,產(chǎn)生的一次感應(yīng)電流是變化的,才能使小線(xiàn)圈中產(chǎn)生二次感應(yīng)電流。,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,解析:欲使q線(xiàn)圈中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流(感應(yīng)電流的

14、磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里),由楞次定律可知有兩種情況,一是p中有順時(shí)針?lè)较虻闹饾u減小的電流,該電流產(chǎn)生的穿過(guò)q的磁通量在減少;二是p中有逆時(shí)針?lè)较虻闹饾u增大的電流,該電流產(chǎn)生的穿過(guò)q的磁通量在增大。因此,對(duì)于第一種情況,應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動(dòng);對(duì)于第二種情況,應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),在p中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是穩(wěn)定的,穿過(guò)q的磁通量不變化,q中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。故選項(xiàng)b、c正確。 答案:bc 題后反思本題是一個(gè)二次感應(yīng)電流問(wèn)題,ab運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)在p的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這個(gè)電流必須變化,才能在q中再次產(chǎn)生感應(yīng)電流。本題采用逆向思維的分析方法,對(duì)提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力大有幫助。,

15、類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,類(lèi)型五 楞次定律與圖象相結(jié)合的問(wèn)題 【例題5】(多選)如圖甲所示,長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)右側(cè)的矩形線(xiàn)框abcd與直導(dǎo)線(xiàn)位于同一平面,當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流發(fā)生如圖乙所示的變化時(shí)(圖中所示電流方向?yàn)檎较?,線(xiàn)框中的感應(yīng)電流方向與線(xiàn)框受力情況為() a.t1到t2時(shí)間內(nèi),線(xiàn)框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda,線(xiàn)框受力向右 b.t1到t2時(shí)間內(nèi),線(xiàn)框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda,線(xiàn)框受力向左 c.在t2時(shí)刻,線(xiàn)框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda,線(xiàn)框受力向右 d.在t3時(shí)刻,線(xiàn)框內(nèi)無(wú)電流,線(xiàn)框不受力,類(lèi)型一,類(lèi)型二,類(lèi)型三,類(lèi)型四,類(lèi)型五,點(diǎn)撥:熟練應(yīng)用楞次定律及其推廣含義是準(zhǔn)確處理此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。 解析:t1到t2時(shí)間內(nèi),由安培定則可判定線(xiàn)框中的磁場(chǎng)垂直紙面向里且減小,由楞次定律可判定線(xiàn)框內(nèi)電流方向?yàn)閍bcda,由楞次定律的阻礙含義知線(xiàn)框受力向左以減緩線(xiàn)框中磁通量的減少,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤,選項(xiàng)b正確;t