第3课时 楞次定律

第3课时楞次定律【自主探究】情景导入汽车自动检测车速装置现代汽车中有一种先进的制动机构,可保证车轮在制动时不是完全抱死滑行,而是让车轮仍有一定的滚动,经研究这种方法可以更有效地制动.它有一个自动检测车速的装置,用来控制车轮的转动,其原理如图,铁质齿轮P与车轮同步转动,右端有一个绕有线圈的磁体,M是一个电流检测器.当车轮带动齿轮转动时,线圈中会有电流,这是由于齿靠近线圈时被磁化,使磁场增强,齿离开线圈时磁场减弱,磁通变化使线圈中产生了感应电流.将这个电流经放大后去控制制动机构,可有效地防止车轮被制动抱死.如图所示,在齿a转过虚线位置的过程中,M中感应电流的方向怎样？由楞次定律可以判定，M中先有自右向左,后有自左向右的感应电流知识清单1．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

2．应用楞次定律判断感应电流的方向，一般可遵循以下四个步骤进行：①明确穿过闭合电路的原磁场的方向；②判断穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少；③根据楞次定律确定感应电流磁场的方向；④利用安培定则判定感应电流的方向．3．愣次定律的另一种表述：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。

当问题不涉及感应电流的方向时，用另一种表述判断比较方便。

4．右手定则（1）使用范围：判定导线切割磁感线时产生感应电流的方向。

（2）使用方法：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过掌心，拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

【互动新课堂】疑难分析1．怎样正确理解楞次定律第一种表述？（1）围绕“两个磁场”来理解楞次定律。

“两个磁场”是指原磁场（引起感应电流的磁场）和感应磁场（由感应电流产生的磁场），楞次定律直接反映了两磁场之间关系，即感应电流产生的磁场总要阻碍原磁场的磁通量的变化。

（2）准确把握定律中阻碍的含义。

“阻碍”不同于阻止，阻碍只是起到推迟原磁磁通量的变化的作用，但最终原磁场的磁通量还是按自己的变化趋势进行，感应磁场无法阻止原磁场的磁通量变化。

“阻碍”不同于“反向”，原磁场磁通量增加时，感应磁场与原磁场反向，原磁场的磁通量减小时，感应磁场与原磁场同的，简称为“增反减同”。

总而言之，理解“阻碍”含义时要明确：①谁起阻碍作用——感应磁场；②阻碍的是什么——原磁场的磁通量变化；③怎样阻碍——“增反减同”；④阻碍的结果怎样——减缓原磁场的磁通量的变化。

2．如何正确理解楞次定律的另一种表述？楞次定律的另一种表述为：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因。

产生感应电流的原因，既可以是磁通量的变化，也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路变形等；感应电流效果既可以是感应电流产生的磁场，也可以是因感应电流的出现而引起的机械作用等。

常见的几种典型的情况为：①阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；②阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；③使线圈面积有扩大或缩小的趋势；④阻碍原电流的变化（见第六节自感和互感）。

楞次定律的这一种表述主要适用于定性判明感应电流所引起的机械效果。

3．楞次定律与右手定则在判定感应电流的方向上有何区别？在判断由导体切割磁感线产生的感应电流时右手定则与楞次定律是等效的而右手定则比楞次定律更方便。

楞次定律可适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况，而右手定则只适用于一部分导体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作楞次定律的特殊情况。

典型例题1．楞次定律的实验探究经历楞次定律的探究过程，了解引入“中介”的意义。

将楞次定律的探究、归纳、概括等过程弄清楚，才能真正认识和理解楞次定律。

【例1】用图4-3-1所示的装置来验证“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。

该装置的电路原理图见图4-3-2，已经判明电流表的指针是电流从左接线柱流入则向左偏，电流从右接线柱流入则向右偏。

设计一个表格，把开关闭合、开关断开、滑动变阻器电阻变化产生感应电流的几种情况列入表格中，并且在表格中比较原磁场的变化与感应电流的磁场的方向进行比较。

【解析】表格要列入的情况有四种：开关闭合、开关断开、变阻器电阻变大和滑动变阻器电阻变小。

所以表格应该有五行。

为了比较A线圈中磁场的方向、A线圈中磁场的变化、感应电流的方向、B线圈中磁场的方向，最终验证B线圈中磁场方向是否阻碍A线圈中磁场的变化，表格应该有六列。

2．应用楞次定律判断感应电流方向应用楞次定律判断感应电流方向的四个步骤：（1）明确原磁场的方向；（2）明确穿过闭合回路的磁通量是在增加还是在减少；（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；（4）利用安培定则，判断感应电流的方向。

也可概括为下列四句话：“明确增减和方向，‘增反减同’切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向”。

【例2】一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为位置Ⅰ位置ⅡA．逆时针方向逆时针方向B．逆时针方向顺时针方向C．顺时针方向顺时针方向D．顺时针方向逆时针方向【解析】线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向。

当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确。

【答案】B3．楞次定律的推广和应用对于楞次定律，只有从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义，才能领会其精髓，运用它进行正确的判断．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提。

【例3】如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是A．向右摆动 B．向左摆动C．静止 D．不能判定【解析】解法1：当磁铁向环运动时，由楞次定律判断出铜环的感应电流方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流研究，由左手定则判出两段电流受力，由此可判断整个铜环所受合力向右，则A选项正确．解法2：磁铁向右运动，使铜环的磁通量增加而产生感应电流，由楞次定律可知，铜环为阻碍原磁通量的增大，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．则A正确解法3：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，则两磁铁有排斥作用，故A 正确．解法4：磁铁向右运动时，由楞次定律的另一种表述得知铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用，故A 正确．【答案】A【创新训练】基础巩固1． 根据楞次定律知感应电流的磁场一定是（ ）A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向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【答案】C2． 如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd .则（ ）A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是a →b →c →dB.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C.当线圈以ab 边为轴转动时，其中感应电流方向是a →b →c →dD.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a →b →c →d【答案】B D3． 如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd ，在细长磁铁的N 极附近竖直下落，保持bc 边在纸外，ad 边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ、Ⅲ都很靠近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. 由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd 流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba 流动D. 由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba 流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd 流动【解析】如图所示，当线框由位置Ⅰ到位置Ⅱ时，磁场向上穿过线框，磁通量逐步减小到零，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的减小，故感应电流磁场方向向上，由安培定则，电流沿abcd 方向流动；当线框由位置Ⅱ到位置Ⅲ时，磁场向下穿过线框且磁通量增大，根据楞次定律，感应电流磁场方向向上，感应电流仍沿abcd方向流动。

【答案】A4． 图表示闭合电路的一部分导体在磁极间运动的情形，图中导体垂直于 纸面，O 表示导体的横截面，a 、b 、c 、d 分别表示导体运动中的四个不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向，则导体中感应电流的方向为垂直纸面向里时，导体的位置是（ ）A ．aB ．bC ．cD ．d【解析】根据右手定则可以判定只有选项A 正确。

【答案】A5． 如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N 极朝下。

当磁 铁向下运动时（但未插入线圈内部） ( ) A ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥【解析】由楞次定律的另一种表述得知线圈中产生的感应电流总是阻碍磁铁和线圈间的相对运动，则磁铁和线圈间有排斥作用，线圈上端相当N 极，感应电流的方向与图中箭头方向相同，故B 正确．【答案】B6． 如图所示，光滑固定导轨MN 水平放置，两根导体棒PQ 平行放在导轨上，形成闭合回路。

一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时，可动的两导体棒PQ 将（ ）A ．保持不动B ．两根导体相互远离C ．两根导体相互靠近D ．无法判断【解析】四根导体组成闭合回路，当磁铁迅速接近回路时，不管是N 极还是S 极，穿过回路的磁通量都增加，闭合回路中产生感应电流，感应电流将“阻碍”原磁通量的增加.只能用减小回路面积的方法来阻碍原磁通量的增加，PQ 相互靠近.选项C 正确。

【答案】C7． 如图所示，正方形线框abcd 的边长为d ，向右通过宽为L 的匀强磁场，且d<L ，则在线圈进入磁场的过程中，线框中的感应电流方向为 ；在线框移出磁场的过程中，线框中的感应电流方向为 。

【解析】线圈进入磁场的过程中，bc 边切割磁感线；线框移出磁场的过程中，ad 边切割磁感线。

根据右手定则，即可以判定两过程的感应电流方向。

【答案】abcda adcba拓展训练8. 如图，金属环A 用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P 向左移动，则金属环A 将向_____（填“左”或“右”）运动，并有_____（填“收缩”或“扩张”）趋势。

【解析】变阻器滑片P 向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向原电流磁场方向相反，相互吸引，则金属环A 将向右移动，因磁通量增大，金属环A 有收缩趋势。

【答案】右 收缩9． 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的左边，两者彼此绝缘。