人教版高中物理选修3-2课件-楞次定律

A圈 c 中有顺时针方向的感应电流 D．线圈 d 中有逆时针方向的感应电流
解析：由安培定则判断磁场方向如图所示，故线圈 a、c 中 有电流．再根据楞次定律可知线圈 a 中的电流方向为逆时针，c 中的电流方向为顺时针，A 错，C 对．而线圈 b、d 中合磁通量 为零，无感应电流，B 对，D 错．
解析：根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍的是引起感应电 流的磁通量的变化，选项 A 错误，C 正确；感应电流的磁场方向 在磁通量增加时与原磁场反向，在磁通量减小时与原磁场同向， 故选项 B、D 错误．
考点二 楞次定律的应用
(2)运动情况的判断——第一种方法：由于相对运动导致的 电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动．简记口诀：“来 拒去留”．
(3)面积变化趋势的判断——第二种方法：电磁感应致使回 路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通 量的变化，即磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减小时， 面积有扩张趋势．简记口诀：“增缩减扩”．
2．判断回路运动情况及回路面积的变化趋势的一般步骤
判断回路面积变化趋势时，若闭合回路所围面积内存在两 个方向的磁场，则不宜采用简记口诀判断，应采用一般步骤判 断.例如，套在通电螺线管上的回路，在通电螺线管中电流变化 时面积的变化趋势，应采用一般步骤判断.
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)．
“阻碍”并不意味着“相反”．感应电流产生磁场的方向 和原磁场方向可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情 况判断；而由于闭合回路和磁场相对运动产生感应电流时，阻 碍两者间相对运动而不一定阻碍物体的运动．
【例 2】 如图所示，MN 是一根固定的通电长直导线，电 流方向向上，今将一金属线框 abcd 放在导线上，让线框的位置 偏向导线左边，两者彼此绝缘．当导线中的电流突然增大时， 线框整体受力情况为( A )
A．受力向右 C．受力向上
B．受力向左 D．受力为零
解答本题时应明确以下两点： (1)研究的回路有两个方向的磁场，磁通量应是代数和； (2)应恰当使用安培定则和左手定则．
当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方 如何 向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减 阻碍 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” 结果 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变 如何 化，这种变化将继续进行
2.感应电流的磁场变化 当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场 阻碍 磁通量 的增加；当磁通量减少时，感应电流的磁场 阻碍 磁通量的
【变式】 如图所示，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( C )
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，无法确定转动的方向
解析：根据题图所示电路，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 角增大， 而使穿过线圈的磁通量增加，则 C 正确．注意此题并不需要明确 电源的极性.
[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，由楞次定律和安培定 则可得：线圈中将产生逆时针的感应电流(俯视)，故选 C.
[解析] 本题可用两种解法： 解法一：根据安培定则可知通电直导线周围的磁场分布如图 所示．当直导线上电流突然增大时，穿过矩形回路的合磁通量(方 向向外)增大，回路中产生顺时针方向的感应电流，因 ad、bc 两 边对称分布，所受的安培力合力为零．而 ab、cd 两边虽然通过 的电流方向相反，但它们所在处的磁场方向也相反，由左手定则 可知它们所受的安培力均向右，所以线框整体受力向右，A 正确．
2在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生 感应电动势的那部分电路就是电源.在电源内部，电流方向从低 电势处流向高电势处.
【例 3】 [多选]如图所示，导体 AB、CD 可在水平轨道上 自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通．当导体棒 AB 向左移动时( AD )
A．AB 中感应电流的方向为 A 到 B B．AB 中感应电流的方向为 B 到 A C．CD 向左移动 D．CD 向右移动
方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总 是要反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因”是回路中的磁 通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量 的增加和磁铁的靠近．所以 p、q 将相互靠近且磁铁的加速度小 于 g.故选项 A、D 正确．
【名师点评】 本例列出了判断感应电流受力及其运动方 向的方法，并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中“阻碍” 的含义．虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精 髓，才能运用它进行正确的判断．深刻理解楞次定律中“阻碍” 的含义是快速分析该类问题的前提．
【解析】 方法一：假设磁铁的下端为 N 极，穿过回路的磁 通量增加，根据楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向上，根 据安培定则可判断出回路中感应电流的方向为逆时针方向(俯 视)．再根据左手定则可判断 p、q 所受的安培力的方向，安培力 使 p、q 相互靠拢．由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛 顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于 g. 若磁铁的下端为 S 极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所 以 A、D 选项正确．
减少．
若导体回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，是否还会 产生“阻碍”作用？
提示：“阻碍”作用是由感应电流的磁场产生的，若回路 不闭合，就不能产生感应电流，因此不会产生阻碍作用．在后 面的学习中我们会知道，回路不闭合时虽不能产生感应电流， 但仍会产生感应电动势．
3．右手定则
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．
考点三 楞次定律与三个定则的比较
在研究电磁感应现象时，经常用到右手螺旋定则、左手定 则、右手定则及楞次定律等规律．要想灵活运用“三定则一定 律”，就必须明确这些规律的区别与联系．
1．“三定则一定律”应用于不同的现象
2.左手定则与右手定则的区别
3.楞次定律与右手定则的关系
1楞次定律判断的电流方向是电路中感应电动势的方向， 右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应 电动势的方向.若电路是开路，可假设电路闭合，应用楞次定律 或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向.
美国《大众科学》月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研 究人员发现：一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转 化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成 强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如 图所示．A 为圆柱形合金材料，B 为线圈，套在圆柱形合金材料 上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对 A 进行加热，则 ( D)
楞次定律判断导体运动问题的应用技巧 在电磁感应中判断导体的运动常用以下两种方法： (1)程序法：首先根据楞次定律判断出感应电流的方向；然 后根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体 所受安培力的方向，最终确定导体的运动情况．
(2)楞次定律广泛含义法：即感应电流的效果总是要反抗产 生感应电流的原因，表现为：
总结提能 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．
根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是( C ) A．阻碍引起感应电流的磁通量 B．与引起感应电流的磁场方向相反 C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同
[多选]如图所示，在平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的通 电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个 相同的闭合圆形线圈在四个象限中完全对称放置，两条导线中 电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两条导线中 的电流都开始增大时，四个线圈 a、b、c、d 中感应电流的情况 是( BC )
A．B 中将产生逆时针方向的电流 B．B 中将产生顺时针方向的电流 C．B 线圈有收缩的趋势 D．B 线圈有扩张的趋势
解析：合金材料加热后，合金材料成为强磁体，通过线圈 B 的磁通量增大，由于线圈 B 内有两个方向的磁场，由楞次定律可 知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的增加，选项 C 错误，D 正确； 由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，选项 A、B 错误．
【例 1】 某磁场的磁感线如图所示，有线圈自图示 A 位置 落到 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( C )
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
解答本题时可按以下思路分析： 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
[解析] 由右手定则可判断 AB 中感应电流方向为 A 到 B， 从而 CD 中电流方向为 C 到 D.导致 CD 所受安培力方向由左手定 则判断知向右，所以 CD 向右移动．
总结提能 对于导体切割磁感线产生电磁感应的现象，应用 右手定则判断比较方便；对于磁感应强度 B 随时间变化所产生 的电磁感应现象，应用楞次定律判断比较方便．
3 楞次定律
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
1．楞次定律 感应电流具有这样的方向，即感应电流的 阻碍引起感应电流的 磁通量 的变化．
磁场
总要
你怎样理解楞次定律中的“阻碍”？
提示：
谁阻 是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁 碍谁 场(原磁场)的磁通量的变化 阻碍 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量 什么 本身
①阻碍导体的相对运动(来拒去留)； ②通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)． 两种方法中，后一种要灵活、快速、准确．
【典例】 [多选]如图所示，光滑固定导轨 m、n 水平放置， 两根导体棒 p、q 平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条 形磁铁从高处下落接近回路时( AD )
A．p、q 将互相靠拢 B．p、q 将互相远离 C．磁铁的加速度仍为 g D．磁铁的加速度小于 g
解法二：从楞次定律的另一表述分析可知当 MN 中电流突然 增大时，穿过线框的磁通量增大，感应电流引起的结果必是阻碍 磁通量的增大，即线框向右移动，故线框整体受力向右，A 正确．
总结提能 发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻 碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定，可能是阻碍导体的 相对运动，也可能是通过改变线圈面积来阻碍原磁通量的变化， 即若原磁通量增加，则通过减小面积起到阻碍的作用；若原磁 通量减小，则通过增大面积起到阻碍的作用．这种方法用来判 断“动”的问题非常有效．
1．在电磁感应现象中，下列说法中正确的是( D ) A．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反 B．闭合线框放在变化的磁场中，一定能产生感应电流 C．闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产 生感应电流 D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化