第16章第三节~第四节《楞次定律——感应电流的方向》

3.“阻碍”与“阻止”、“相反”的区别 (1)阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还 是发生了变化，即“阻而未止”． (2)阻碍不是相反，当由于原磁通量的增加引起感 应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相 反．当由于原磁通量的减少而引起感应电流时， 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同． (3)涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对 运动，而不是阻碍导体或磁体的运动．
电势高低的判断
例2 (2010年高考大纲全国卷Ⅰ)某地的地磁场磁
感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－
5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河
宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)
流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2
m/s.下列说法正确的是( )
A．电压表记录的电压为5 mV B．电压表记录的电压为9 mV C．河南岸的电势较高 D．河北岸的电势较高 【自主解答】 海水向东流相当于南北方向的导 体向东切割磁感线运动，由右手定则可知，四指 指向河北岸，所以北岸电势高，D正确．电压表 的示数E＝B⊥Lv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10 －3 V＝9 mV，B正确． 【答案】 BD 【点评】 在应用右手定则时，四指所指方向为 导体感应电动势的方向，即四指指向高电势端．
第三节
楞次定律——感应电流的方向 第四节 楞次定律的应用
目标概览
课前自主学案
第三节~第四节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
目标概览
学习目标：1.掌握楞次定律的内容及其和右手定 则的关系． 2．理解楞次定律与能量守恒定律的关系． 3．熟练应用楞次定律及右手定则判定感应电流的 方向． 重点难点：1.引导学生对演示实验进行观察、分 析、归纳、总结得出楞次定律． 2．理解定律中“阻碍”原磁场磁通量的增加或减 小的含义． 3．应用楞次定律判断感应电流的方向．
三、右手定则 垂直 伸开右手让拇指跟其余四指_____，并且都跟手掌 垂直 在一个平面内，让磁感线______从手心进入，拇指 导体运动 指 向 ________ 的 方 向 ， 其 余 四 指 指 的 就 是 感应电流 __________的方向． 右手定则是楞次定律的一种特殊情况，这种方法对 于闭合电路的一部分导体切割磁感线时感应电流方 向的判定非常方便．
图16－3－4
图16－3－5
【解析】 线圈向x轴正方向运动L位移的过程中， 有效切割长度均匀增加；在位移大于L且小于2L 的过程中，线圈右边有效切割长度均匀减小，线 圈左边有效切割长度均匀增加，因此整个线圈有 效切割长度减小，且变化率为前一段时间的两倍； 在位移大于2L且小于3L的过程中，与第一段运动 中线圈产生的感应电流等大反向，故A项对． 【答案】 A
图16－3－2 如图16－3－2所示，ab是一个可绕垂直于纸面的 轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑 片自左向右滑行时，线框ab的运动情况是( )
A．保持静止不动
B．逆时针转动 C．顺时针转动
D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的方向
解析：选C.根据图示电路，线框ab所处位置的磁 场是水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动 时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导 线框ab的磁通量将减少．Φ＝BSsinθ，θ为线圈 平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电 流的磁场将阻碍原来磁场的变化，则线框ab只有 顺时针旋转使θ角有增大的趋势，而使穿过线圈的 磁通量增加．注意此题并不需要明确电源的极 性．
3．有的问题只能用楞次定律不能用右手定则，有 的问题则两者都能用，若是回路中的一部分导体 做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判 断较为简单，用楞次定律也能进行判断，但较为 麻烦． 三、楞次定律与能量守恒 1．楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和 守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，实 际上是物体克服安培力做了功，使其他形式的能 转化为电能．当感应电流通过用电器时电能又转 化为其他形式的能．
铜环运动时，铜环的运动情况是(
)
A．向右摆动 C．静止
图16－3－1 B．向左摆动 D．不能确定
【解析】 法一：微元分析法：画出线圈所在处 条形磁铁的磁场分布示意图，由楞次定律判断出 环中感应电流的方向，如图乙所示，将环等效为 多段微小直线电流元，取上、下段电流元研究， 由左手定则判断出它们的受力如图乙，由此可知， 整个铜环受的合力向右，且环有向内收缩趋 势．正确答案为A. 法二：效应分析法：磁铁向右运动，使铜环中的 磁通量增加而产生感应电流，由楞次定律可知， 铜环为了阻碍原磁通量增加，必向磁感线较疏的 右方运动．即往躲开磁通量增加的方向运动．故 A正确．
核心要点突破
一、如何理解楞次定律中的“阻碍” 1．阻碍的因果关系：“因”是原磁通量的变化； “果”是产生“感应电流的磁场”． 2．“阻碍”的几个层次
谁阻碍谁 阻碍什么
如何阻碍
结果如何
是感应电流的磁通量阻碍引起感应电 流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍 磁通量本身 当原磁场磁通量增加时，感应电流的 磁场方向与原磁场的方向相反；当原 磁场磁通量减少时，感应电流的磁场 方向与原磁场的方向相同，即“增反 减同” 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量 的变化快慢，这种变化将继续进行， 最终结果不受影响
特别提醒：(1)楞次定律只给出了原磁场与感应电
流磁场的关系，感应电流的方向用安培定则判断，
感应电流的安培力方向用左手定则判断．
(2)“阻碍”的效果会使回路面积有扩大或缩小的
趋势，使回路有转动的趋势，使导体有靠近、远
离的趋势等，产生的某种趋势将减弱原磁通量的
变化．
二、如何理解楞次定律与右手定则的关系 1．从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合 电路，判断的一般是回路中的电流方向．右手定 则研究的是闭合电路的一部分，判断的是这部分 导体中的电流方向． 2．从适用范围上说，楞次定律可应用于由磁通量 变化引起感应电流的各种情况(当然包括一部分导 体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于 一段导线在磁场中做切割磁感线运动的情况，导 线不动时不能应用．因此，右手定则可以看做楞 次定律的特殊情况．
4．得出感应电流的磁场方向后，就可以根据 安培定则 __________确定感应电流的方向． 应用楞次定律解题的一般步骤 (1)明确所研究的闭合电路，判断原磁场方向； (2)判断闭合电路内原磁场的磁通量变化； (3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向； (4)由安培定则根据感应电流的磁场方向，判断出 感应电流的方向．
课前自主学案
一、楞次定律 1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流 阻碍 磁通量的变化． 的磁场总是_____引起感应电流的____________ 2．理解： (1)从磁通量变化的角度看：感应电流的磁场总是 阻碍________的变化． 磁通量 (2)从导体和磁体的相对运动的角度：感应电流总 相对运动． 要阻碍磁体与导体间的__________ 相同． 3．感应电动势的方向：与感应电流的方向____
变式训练2
图16－3－3 一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场 的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨 叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁 场的方向看螺旋桨，
螺旋桨将按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴 端为a，远轴端为b，如图16－3－3所示，如果忽 略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的 感应电动势，则( )
2
电磁感应中的图象问题
例3 (2011年河南郑州模拟)如图16－3－4所示，
等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场， 它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长 为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动 穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于图中所 示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方 向，在图16－3－5中能够正确表示电流－位移(I －x)关系的是( )
知能优化训练
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令线框从t＝0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做 匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针电流 方向为正方向)随时间t的变化规律I－t图线可能是 图16－3－7的哪一个( )
图16－3－7
解析：选 D.线框向右做匀加速运动，ab 边离开磁 场，cd 边在磁场中切割磁感线，产生感应电动势， 由右手定则判断 cd 中的电流方向为从 c 到 d，即 线框中电流方向为顺时针方向，与规定的正方向 E 相反，大小为 I＝ ，E＝Blcdv，v＝at，整理得： R Blcdat I＝ ，从式中分析得出，I 与 t 成正比，故选 R 项 D 正确．
2．从能的转化和守恒定律的角度，楞次定律可广
义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或
阻碍)引起感应电流的原因，常见的情况有四种：
(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)；
(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)；
(3)通过改变线圈面积来“反抗”(扩大或缩小)；
(4)阻碍自身电流的变化(自感现象)．
特别提醒：(1)在“阻碍”相对运动的过程中，如
果回路不动，减少的机械能直接转化为电能．如
果引起了回路的运动，回路在运动过程中通过安
培力做功又把电能转化为机械能．
(2)“阻碍”的结果是实现了其他形式的能向电能
转化，这和能量守恒定律相吻合，如果没有“阻
碍”，将违背能量守恒定律．
课堂互动讲练
楞次定律的灵活应用
例1 如图16－3－1甲所示，当条形磁铁突然向
A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势 B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势 C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势 D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
解析：选 A.解这道题要考虑两个问题：一是感应 l l 电 动势 大小 ， E＝ Blv＝ Blω× ＝ Bl×2πf× ＝ 2 2 Bl πf；二是感应电动势的方向，由右手定则可以 判断出感应电动势的方向是由 a→b，因此 a 点电 势较 b 点低．