电磁感应定律 楞次定律

电磁感应定律楞次定律

教学目标

1．知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件．

2．会运用楞次定律和左手定则判断感应电流的方向．

3．会计算感应电动势的大小（切割法、磁通变化法）．

教学重点、难点分析

1．在学科知识中的地位

电磁感应一章主要解决三个基本问题：

而楞次定律解决了感应电流的方向判断问题，法拉第电磁感应定律用于计算感应电动势的大小，而感应电流的大小只需运用闭合电路欧姆定律即可确定．因此，楞次定律、法拉第电磁感应定律是电磁感应一章的重点．另外，电磁感应的规律也是自感、交流电、变压器等知识的基础，因而在电磁学中占据了举足轻重的地位．

2．在高考中的地位

在考试说明中，楞次定律、法拉第电磁感应定律都属B级要求，每年的高考试题中都会出现相应考题，题型也多种多样，在历年高考中，以选择、填空、实验、计算各种题型都出现过．分值占全卷的比例约为5％～8％（其中在1990年、1995年的高考中占到16％、17％的比例），属高考必考内容．同时，由电磁感应与力学、电学知识相结合的题目更是高考中的热点内容，题目内容变化多端，需要学生有扎实的知识基础，又有一定的解题技巧，因此在复习中要重视这方面的训练．

3．电磁感应现象及规律在复习中并不难，但是能熟练应用则需要适量的训练．关于楞次定律的推广含义、法拉第电磁感应定律在应用中何时用其计算平均值、何时要考虑瞬时值等问题都需通过训练来达到深刻理解、熟练掌握的要求，因此要根据具体的学情精心选择一些针对性强、有代表性的题目组织学生分析讨论达到提高能力的目的．教学过程设计

一、楞次定律及其推广

复习引入：

在复习楞次定律的过程中，应理解、掌握以下几点：

（1）“阻碍”不是阻止．

（2）“阻碍”的不是磁感强度B，也不是磁通，而是阻碍穿过闭合回路的磁通

变化．

（3）由于“阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化．

（4）楞次定律强调的是感应电流的方向，感应电流的磁场阻碍原磁通的变化．我们可将其含义推广为：感应电流对产生的原因（包括外磁场的变化、线圈面积的变化、相对位置的变化、导体中电流的变化等）都有阻碍作用．因此用推广含义考虑问题可以提高运用楞次定律解题的速度和准确性．

[例1]如图3-8-1所示，蹄形磁铁的N、S极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，若磁铁按图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是：

[ ]

A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同

B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同

C．线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致．

D．线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于磁铁的转速．

师：本题目中由于磁铁转动，就使穿过线圈的磁感线数目发生变化（开始图3-8-1 转时，

从零增加），因而会产生感应电流，线圈因通有电流又受磁场的作用力（安培力）而转动．这样分析虽然正确，但较费时间．若应用楞次定律的推广意义来判断就省时多了．大家可以试试．具体地说，就是先要解决两个问题：①引起变化的原因是什么？②由于

“阻碍”这个“原因”，线圈表现出来的运动应是怎样的？（学生思考后回答）

（设置这样的定向思维的提问，目的不是了解学生怎样解题，而是着重让学生体会楞次定律的推广含义的具体应用方法．学生很容易回答上述提问：引起的变化原因是线圈转动，由于要

“阻碍”转动，表现为线圈跟着磁铁同向转动，所以，可以排除选项A）

师：进一步推理，线圈由于阻碍铁相对线圈的转动而跟着转起来后，线圈的转速能与磁铁一致吗？（回答：不会一致，若一致就不是阻碍而阻止了）

师：楞次定律的核心是“阻碍”，让我们做出线圈转速小于磁铁转速的结论，因此可以排除选项B．同时，线圈依靠磁铁对线圈施以安培力而跟着转起来后，始终两者转速都不会一样的．（为什么，这个推理请自己用反证法论证）其实这就是异步感应电动机的工作原理．答案：D

[例2] 如图3-8-2，水平导轨上放着一根金属导体，外磁场竖直穿过导轨框．当磁感强度B减小时，金属棒将怎样运动？

师：请大家不光会用楞次定律去分析，更要学会用楞次定律的推广含义去判断．

本题中产生感应电流的原因是外磁场B的减少，使穿过回路的减少．为阻碍减少，

应表现出回路面积增大，所以可动的金属棒ab应向外运动．

指点：本题的分析也可以用逆向思维方法推知感应电流的方向．由于阻碍磁通↓，导体棒

向右运动，作用在导体棒上的安培力方向一定向右，用左手定则可知导体棒中的感应电流方向一定是从b→a．

[例3] 如图3-8-3所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下降，空气阻力不计，则在铜环的运动过程中，下列说法正确的是：

A．铜环在磁铁的上方时，环的加速度小于g，在下方时大于g

B．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g

C．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g

D．铜环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g

师：正确答案是B．本题中引起铜环内产生感应电流的原因是铜环在磁铁的磁场中相对磁铁发生运动，使铜环内先增加后减少，铜环内产生感应电流，磁场对通有感应电

流的铜环又施以磁场力．要判断磁场力的方向，还依赖于对磁铁周围的磁场空间分布的了解．但是用“阻碍引起感应电流的原因”来判断就简捷的多．由于铜环下落而产生感应电流，使铜环受到磁场力，而磁场力一定对铜环的下

[例4] 如图3-8-4所示，当磁铁竖直向下穿向水平面上的回路中央时（未达到导轨所在平面），架在导轨上的导体棒P、Q将会怎样运动？（设导轨M、N光滑）P、Q对导轨M、N的压力等于P、Q受的重力吗？

师：除了直接用楞次定律判断外，请用阻碍相对运动来分析．（经过上面几题的指导，学生肯定会判断．）

生：由于磁铁靠近回路使回路中↑，则为使阻碍增加，P、Q一定向回路内侧运动，

即回路面积会缩小．另一方面，欲使回路阻碍磁铁向下靠近，回路应向下后退，但因“无路可退”而使回路与支承面，P、Q与导轨之间都压得更紧！因此P、Q对导轨施加的压力大于P、Q受的重力．

[例5]如图3-8-5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，当导线中的电流I突然增大时，线框整体受力情况为：

[]

A．受力向右 B．受力向左

C．受力向上 D．受力为零