2020-2021学年物理人教版(2019)选择性第二册课件：2.1 楞次定律

解析：法一：由右手定则易知，MN 中感应电流方向是 N→M， 再由左手定则可判知，MN 所受安培力方向垂直导体棒水平向左．
法二：由楞次定律知，感应电流的产生，必然阻碍引起感应电 流的原因．本题中，感应电流是由于 MN 相对于磁场向右运动引起 的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力既垂直于电流又垂 直于磁场方向可判知，MN 所受安培力方向必然垂直于 MN 水平向 左，再由左手定则，容易判断出感应电流的方向是 N→M，选项 A、 C 正确．
[例 1] 关于楞次定律，下列说法正确的是( ) A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B．闭合回路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作 用 C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与 原磁场同向 D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化
解析：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变 化，选项 A 正确；闭合回路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动 时，不受磁场阻碍作用，选项 B 错误；原磁场穿过闭合回路的磁通 量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项 C 错误；当原磁场 增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的 磁场跟原磁场同向，选项 D 错误．
答案：AC
点拨
练3
如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体 ef 与环接触 良好，当 ef 向右匀速运动时( )
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B．整个环中有顺时针方向的电流 C．整个环中有逆时针方向的电流 D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的 电流
解析：由右手定则知 ef 上的电流由 e→f，故右侧的电流方向为 逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选 D.
右手定则是楞次定律的特例
题型 1 楞次定律的应用 [例 2] 如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线 管，则电路中( )
A．始终有感应电流自 a 向 b 流过电流表 G B．始终有感应电流自 b 向 a 流过电流表 G C．先有 a→G→b 方向的感应电流，后有 b→G→a 方向的感应 电流 D．将不会产生感应电流
1．楞次定律
知识结构导图
核心素养目标 物理观念：理解楞次定律的内容和本质、右手定则 科学思维：运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向 科学探究：探究感应电流的方向 科学态度与责任：认识楞次定律的实际应用，体会探索自然需 要严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度
知识点一 影响感应电流方向的因素 1．实验探究： 分别将条形磁铁的 N 极、S 极插入、抽出线圈，如图甲、乙、 丙、丁所示，记录感应电流的方向如下．
答案：A
楞次定律判断感应电流方向“四步曲”
题型 2 右手定则的应用 [例 3] (多选)如图所示，光滑平行金属导轨 PP′和 QQ′处于 同一水平面内，P 和 Q 之间连接一电阻 R，整个装置处于竖直向下 的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒 MN，用一水平向右 的力 F 拉动导体棒 MN，下列关于导体棒 MN 中感应电流的方向和 它所受安培力的方向的说法正确的是( ) A．感应电流的方向是 N→M B．感应电流的方向是 M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右
【思考辨析】
(1)感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同， 也可能相反．( √ )
(2)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因 相对抗．( √ )
(3)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍” 作用．( × )
(4) 右 手 定 则 只 适 用 于 导 线 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 流 的 情 况．( √ )
解析：条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，穿过螺线管的磁 通量不断增加，根据楞次定律，感应电流的方向是 a→G→b.条形磁 铁从螺线管中向右穿出的过程中，穿过螺线管的磁通量不断减小， 根据楞次定律，感应电流的方向是 b→G→a，故选项 C 正确．
答案：C
练 2 某磁场的磁感线如图所示，有一闭合铝质线圈自图示位 置 A 落至位置 B，在下落的过程中，自上向下看，铝质线圈中的感 应电流方向是( )
建议到实验室，通过实验探究影响感应电流方向的因素．在进 行实验时，要特别注意如下几点：
①要明确实验目的，即明确要探究的物理问题． ②要根据实验目的设计实验方法． ③选取合适的实验器材，连接实验装置． ④实验操作的同时记录观察到的现象，得出探究结论．
警示 要区分两个磁场，即感应电流的磁场和引起感应电流的磁场 (原磁场)．
丙
__向__下____
__顺__时__针__(俯视)
___向__下___
丁
__向__上____
__逆__Leabharlann __针__(俯视)___向__上___
2．结论 (1) 当 线 圈 内 磁 通 量 增 大 时 ， 感 应 电 流 的 磁 场 与 原 磁 场 方 向 ___相__反___，阻碍磁通量的增加．(如图甲) (2) 当 线 圈 内 磁 通 量 减 少 时 ， 感 应 电 流 的 磁 场 与 原 磁 场 方 向 ___相__同___，阻碍磁通量的减少．(如图乙)
答案：D
要点三 楞次定律的应用拓展
如图甲所示，磁铁插入线圈，电流表指针偏转；如图乙所示， 磁铁靠近闭合金属圆环，圆环远离磁铁．请解释图中“阻碍”的表 现形式：
(1)甲图“增反减同”； (2)乙图“来拒去留”．
提示：(1)甲图中，线圈所处的磁场向下，当条形磁铁向下运动 时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电流为逆时针 方向(从上向下看)感应电流产生的磁场向上，与原磁场方向相反， 即“增反减同”．
答案：CD
点拨 楞次定律没有直接给出感应电流的方向，而是告诉我们判断感 应电流方向的基本原则．
要点二 感应电流方向的判断
如图所示，导体框架放在匀强磁场中，导体棒 bc 放在框架上， 向右做切割磁感线运动，怎样判断感应电流的方向？
提示：法一 应用楞次定律判断感应电流的方向，回路中的磁 通量是向下增加，感应电流的磁场阻碍向下增加，所以感应电流的 方向为 a→d→c→b→a.
法二 应用右手定则判断感应电流的方向．导体棒 bc 向右做 切割磁感线运动，由右手定则可得，导体棒 bc 中的电流方向为 c→b， 回路中感应电流的方向为 a→d→c→b→a.
点拨： 右手定则和楞次定律的选择原则：当闭合电路中的磁场变化 时，判断整个电路的感应电流的方向时宜用楞次定律；当闭合电路 中的一部分导线做切割磁感线运动时，判断感应电流的方向时宜用 右手定则．
答案：A
练 1 (多选)关于楞次定律，下列说法中正确的是( ) A．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反 B．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同 C．感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关 D．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量变化
解析：感应电流的磁场并不阻碍磁通量，而是阻碍原磁场的磁 通量变化，D 正确；当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方 向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，A、 B 错误；感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加 还是减小，C 正确．
题型 1 阻碍原磁通量的变化(增反减同) [例 4] 如图甲所示的闭合圆线圈放在匀强磁场中，t＝0 时磁 感应强度垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如 图乙所示．则在 0～2 s 内线圈中感应电流的方向为( )
A．逆时针 B．先逆时针后顺时针 C．顺时针 D．先顺时针后逆时针
解析：将 0～2 s 时间段划分为两段：0～1 s 内，线圈中磁场的 磁感应强度为正，磁感应强度垂直线圈平面向里且磁通量减小，由 “增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据 安培定则可知，感应电流的方向为顺时针；1～2 s 内，线圈中磁场 的磁感应强度为负，磁感应强度垂直线圈平面向外且磁通量增大， 由“增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根 据安培定则可知，感应电流的方向仍为顺时针．所以选项 C 正确．
表 1 磁通量增大时的情况
图号 磁体的磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
甲
__向__下____
__逆__时__针__(俯视)
___向__上___
乙
__向__上____
__顺__时__针__(俯视)
___向__下___
表 2 磁通量减小时的情况
图号 磁体的磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
(2)乙图中，线圈所处的磁场向左，当条形磁铁向右运动，穿过 线圈的磁通量增加，根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时 针(从左向右看)，感应电流产生的磁场与条形磁铁排斥，即“来拒 去留”．
拓展 ①阻碍原磁通量变化—“增反减同”
磁铁靠近线圈，B 感与 B 原反向
②阻碍相对运动——“来拒去留”
磁铁靠近，是斥力，磁铁远离，是引力 ③使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” B 减小，线圈扩张
答案：C
[例 5] 如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环 的运动情况是( )
A．向右摆动 B．向左摆动 C．静止 D．竖直向上运动
解析：解法一 (等效法)磁铁向右运动，铜环中产生的感应电 流可等效为如图所示的小磁针．显然，由于两磁体间的排斥作用， 铜环将向右摆动，选项 A 正确．
解法二 由于磁铁相对铜环向右运动而产生电磁感应，由楞次 定律可知，铜环中的感应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起 的磁通量的增加，铜环将向右运动而阻碍这种相对运动，选项 A 正 确．
(5)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手 定则．( × )
要点一 对楞次定律的理解 1．能量关系：楞次定律符合能量守恒定律．感应电流的磁场 在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管间的相对运动的过程中，产 生感应电流，机械能转化成了电能．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
警示 “阻碍”“阻止”“相反” 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加时，感应电流 的磁场与引起感应电流的磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量 减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减 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．
楞次定律与右手定则的比较
楞次定律
右手定则
研究 对象
整个闭合导体回路
闭合导体回路的一部分，即做切 割磁感线运动的导线
区 别
适用 范围
应用
各种电磁感应现象
用于磁感应强度随时 间变化而产生的电磁
感应现象较方便
只适用于一段导线在磁场中做 切割磁感线运动的情况
用于导线切割磁感线产生的电 磁感应现象较方便
联系
2．适用范围：右手定则适用于闭合回路中一部分导线做 ___切__割__磁__感__线__运__动_____时产生感应电流的情况．
因果关系 磁通量变化―产―生→感应电流―产―生→感应电流的磁场―阻―碍→磁通 量的变化． 右手定则的几个关键点 掌心——磁感线穿入； 拇指——指向导线运动的方向； 四指——指向感应电流的方向； 拇指与四指垂直——导线运动方向与感应电流的方向始终垂 直
A．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向 B．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向 C．始终沿顺时针方向 D．始终沿逆时针方向
解析：在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线 圈的磁通量先增大后减小．线圈从 A 处落到中间位置处，穿过线圈 的磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向下，所以感应电流的方 向为顺时针．线圈从中间位置处落到 B 处，穿过线圈的磁通量减小， 感应电流产生的磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针．由 以上的分析可知，A 正确，B、C、D 错误．
知识点二 楞次定律 感应电流具有这样的方向，即感应电流的___磁__场___总要阻碍引 起感应电流的__磁__通__量__的变化．
知识点三 右手定则 1．内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指___垂__直___，并且 都与手掌在
同 一 个 平 面 内 ； 让 磁 感 线 从 ___掌__心___ 进 入 ， 并 使 拇 指 指 向 导__线__运__动__的方向，这时___四__指___所指的方向就是感应电流的方向．