2019学年高中物理第2章楞次定律和自感现象第1节感应电流的方向课件鲁科版选修1

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时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图所示,则此时刻( A.有电流通过电流表,方向是c→d;作用于ab的安培力向右 B.有电流通过电流表,方向是c→d;作用于ab的安培力向左 C.有电流通过电流表,方向是d→c;作用于ab的安培力向右 D.有电流通过电流表,作用于ab的安培力为零 )
解析:由金属杆切割磁感线入手分析。金属杆顺时针转动切割 磁感线,由右手定则可知,产生由a到b的感应电流,电流由c 到d流过电流表,再由左手定则知,此时ab杆受到的安培力向 右,故A正确。 答案:A
(3)什么情况下应用左手定则,什么情况下应用右手定则?
提示:在利用左、右手定则时,一定要明确现象的本质,因 动而生电用右手定则,因电而受力用左手定则。右手定则和 左手定则在使用时容易混淆,可采用“字形记忆法”:通电 导线在磁场中受安培力的作用,“力”字的最后一笔向左, 用左手定则;导体切割磁感线产生感应电流,“电”字的最 后一笔向右,用右手定则。可简记为力“左”电“右”。
[解析]
线圈自图示A位置落至虚线位置过程中,磁场方向
向上,向上的磁通量增加,由楞次定律的“增反减同”可知: 线圈中感应电流产生的磁场方向向下,应用安培定则可以判断 感应电流的方向为顺时针(俯视)。同理可以判断:线圈自图示虚 线位置落至B位置过程中,向上的磁通量减小,由楞次定律可 得:线圈中将产生逆时针的感应电流(俯视),故选C。 [答案] C
联系
右手定则是楞次定律的特例
2.在电磁感应现象中判断电势高低(或电流方向)时,必须 明确应用楞次定律和右手定则所判断的是电源内部的电流方 向,在电源内部,电流是从电势低的地方流向电势高的地方, 在电源的外部感应电流从电势高处向低处流动。如果电路断 路,无感应电流时,可假设电路闭合,先确定感应电流的方 向,再确定电势的高低。
[典例] 某磁场的磁感线如图212所示,有线圈自 图示A位置落至B位置,在下落过程中,自上而下看, 线圈中的感应电流方向是 A.始终沿顺时针方向 B.始终沿逆时针方向 C.先沿顺时针再沿逆时针方向 D.先沿逆时针再沿顺时针方向 [思路点拨] ( )
图212
原磁场 回路磁通 感应电流的 感应电流 → → → 的方向 量的变化 磁场方向 的方向
楞次定律的应用
1.因果关系 楞次定律表明感应电流的磁场阻碍产生感应电流的磁场的 磁通量的变化,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结 果,即“结果”阻碍“原因”。
2.“阻碍”的理解
3.“阻碍”的表现形式 楞次定律中的“阻碍”的作用,正是能的转化和守恒定律 的反映,在克服“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电 能,常见的情况有以下三种: (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”(增缩减扩)。
已知切割磁感线 已知电流方向和磁 已知通电电 方向和磁场方向 场方向 流方向
运动→电流
电流→运动
电流→磁场
应用实例
发电机
电动机

[特别提醒] (1)因电而生磁(I→B)→安培定则。 (2)因电而受力(I、B→F安)→左手定则。 (3)因动而生电(v、B→I)→右手定则。可简记为“左力右 电安磁”。
解析:MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向 从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的 磁场方向向左,且大小逐渐增强,根据楞次定律知,B环中 的感应电流产生的磁场方向向右,B被A排斥。B正确,A、 C、D错误。 答案:B
图213
解析:侧视图如图所示,从Ⅰ到Ⅱ向上的磁 通量减少,据楞次定律的“增反减同”可 知:线圈中感应电流产生的磁场方向向上, 用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即沿abcd 流动。同理可以判断:从Ⅱ到Ⅲ向下磁通量增加,由楞次定律 可得:线圈中感应电流产生的磁场方向向上,感应电流的方向 沿abcd流动,故选A。 答案:A
第 1节
感应电流的方向
1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 磁通量的变化,这就是楞次定律,也是判 断感应电流方向的依据。 2.阻碍不是阻止,也不一定是相反,只是延 缓了磁通量变化的过程。 3.判断切割类感应电流方向用右手定则:伸 开右手,磁感线垂直穿过手心,大拇指指 向导体运动方向,四指所指的方向就是感 应电流的方向。 4.楞次定律的三种广义描述:阻碍原磁通量 变化(增反减同)、阻碍导体相对运动(来拒 去留)、阻碍面积变化(增缩减扩)。

乙 丙
向下
向上 向下

向上
逆时针
向上
3.实验结论 (1)当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场 的方向 相反 ; (2)当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场 的方向 相同 。
二、楞次定律 1.内容 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 当磁铁靠近导体线圈上端时,穿过线圈的磁通量增加,感应 电流的磁场与原磁场的方向 相反 ,由于同名磁极相互排斥,阻碍 磁铁相对线圈向下运动;当磁铁远离线圈上端时,穿过线圈的磁 通量减少,感应电流的磁场与原磁场的方向 相同 ,由于异名磁极 相互吸引,阻碍磁铁相对线圈向上运动。
三、右手定则 1.内容 伸开右手,让拇指与其余四指在同一个平面 内,使拇指与并 拢的四指垂直;让 磁感线 垂直穿入手心,使拇指 指向导体运动的 方向,其余四指所指的方向就是 感应电流的方向。
2.适用范围 适用于闭合电路的部分导体切割磁感线 产生感应电流的情况。
1.自主思考——判一判 (1)决定感应电流方向的因素是回路所包围的磁通量的大小。 (×)
2.如图 214 所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况 是 A.向右摆动 C.静止 B.向左摆运 D.无法判定 ( )
图214
解析:本题可由两种方法来解决: 方法一(电流元法):画出磁铁的磁感线分布,如图甲所示,当磁 铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜 环中的感应电流方向如图甲所示。 分析铜环受安培力作用而运动 时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流元。取上、下两小段 电流元作为研究对象,由左手定则确定两段电流元的受力,由此 可推断出整个铜环所受合力向右,故 A 正确。
应用楞次定律判断感应电流方向的思路 (1)明确研究对象是哪一个闭合电路; (2)明确原磁场的方向; (3)判断穿过闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少; (4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向; (5)由安培定则判断感应电流的方向。
1.一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的 N极附近竖直下落,由图213所示位置Ⅰ经过 位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位 置Ⅱ。在这个过程中,线圈中感应电流 A.沿abcd流动 B.沿dcba流动 C.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动 D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动 ( )
[特别提醒] (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,是“阻而未止”。 (2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增大时,感应 电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相反;当引起感 应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与引起感应电流 的磁通量方向相同。 (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。
解析:我国地处北半球,地磁场有竖直向下的分量,用右手定 则判知无论机翼向哪个水平方向切割磁感线,机翼中均产生自 右向左的感应电动势,左侧电势高于右侧电势。 答案:AC
右手定则、左手定则、安培定则的比较
比较项目 作用 已知条件 图例 因果关系
右手定则 判断感应电流 方向
左手定则
安培定则
判断通电导体或运 判断磁场方 动电荷受力方向 向
图216
解析:由右手定则,ab切割磁感线,导体ab中感应电流方向 为a→b。故D正确。
2.如图217所示,ab为一金属杆,它处在垂直于 纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动; S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环。在杆转动 过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;Ⓐ为
图217 电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。当杆沿顺
1.如图219所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里。圆形金属 环B正对电磁铁A,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,下列 说法正确的是 ( )
图219
A.MN中电流方向N→M,B被A吸引 B.MN中电流方向N→M,B被A排斥 C.MN中电流方向M→N,B被A吸引 D.MN中电流方向M→N,B被A排斥
方法二(等效法): 磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效 为图乙所示的条形磁铁,两磁铁有排斥作用,故 A 正确。 答案:A
3.如图215所示,在载流直导线旁固定有两平行光 滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平 面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。 当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd 的运动情况是 A.一起向左运动 B.一起向右运动 C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离 ( )
一、探究感应电流的方向 1.实验探究 将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、 S极插入、抽出线圈,如图211所示,记录感应电流方向。
图211
2.实验记录
图号
磁场方向
感应电流方 感应电流的
向(俯视) 逆时针
顺时针 顺时针
磁场方向 向上
向下 向下
归纳总结 感应电流的磁 场_____ 阻碍 磁通 量的增加 感应电流的磁 阻碍 磁通 场_____ 量的减少
提示:从能量守恒的角度来看,感应电流的磁场总是在阻碍着 它自己的产生,为了维持感应电流,就必须克服这个阻碍作用 而做功,使其他形式能量转化成电能,这就是感应电流能量的 来源。
(2)既然当磁铁靠近线圈时,两者相斥;当磁铁远离线圈时,两 者相吸,那么线圈中产生磁场的电流方向如何判断呢?
提示:安培定则是解决这个疑问的纽带。我们知道通过安培 定则可判定通电线圈磁场的方向,那么反过来,知道线圈磁 场方向,运用安培定则,也可推出线圈中电流方向。
3.(多选)如图218所示为地磁场磁感线的示意图。在 北半球,地磁场的竖直分量向下,飞机在我国上空 匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变。由于地 磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方
图218 机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2,则( )
A.若飞机从西往东飞,U1比U2高 B.若飞机从东往西飞,U2比U1高 C.若飞机从南往北飞,U1比U2高 D.若飞机从北往南飞,U2比U1高
(2)决定感应电流方向的因素是回路所包围的磁通量的变化情况。 ( √) (3)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能 相反。 (4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 (√ ) (√ )
(5)右手定则用于判断感应电流的方向,其四指的指向为导体运动 方向。 (× )
பைடு நூலகம்
2.合作探究——议一议 (1)电磁感应过程中有电能产生,该电能是否凭空增加?从能量守 恒的角度如何解释?
1.一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2,框上 垂直搁置一根金属棒,棒与框接触良好,整个装 置放在匀强磁场中,如图216所示。当用外力使ab 棒右移时,下列判断中正确的是 ( ) A.穿过线框的磁通量不变,框内没有感应电流 B.框内有感应电流,电流方向沿顺时针方向绕行 C.框内有感应电流,电流方向沿逆时针方向绕行 D.框内有感应电流,左半边逆时针方向绕行,右半边顺时针 方向绕行
右手定则的应用
1.楞次定律与右手定则的区别及联系
楞次定律
右手定则
区 别
研究 对象 适用 范围
应用
闭合回路的一部分导体做 切割磁感线运动 只适用于导体在磁场中做 各种电磁感应现象 切割磁感线运动的情况 用于磁通量变化而 用于导体切割磁感线产生 产生的电磁感应现 的电磁感应现象较方便 象较方便
整个闭合回路
图215
解析:由于在闭合回路abdc中,ab和cd电流方向相反,所 以两导体运动方向一定相反,排除A、B;当载流直导线中 的电流逐渐增强时,穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞 次定律,感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化,所以 两导体相互靠近,减小面积,达到阻碍磁通量增大的目 的,选项C正确。 答案:C
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