楞次定律

楞次定律【教法探析】【一】引入课题师：请同学们按图1连好数据线和微电流传感器，打开数据采集器，重复上一节课我们探究感应电流产生条件的操作，并注意观看电脑屏幕上的显示。

〔学生操作〕师：从屏幕上的电流脉冲我们能够获得什么信息？〔学生分组探究〕学生：脉冲的方向不同，因此获得的感应电流的方向不同。

师：脉冲的方向与电流流入接线柱方向的关系如何确定？〔学生分组讨论〕生：拿一节干电池，连入接线柱，通过试触，观看脉冲方向，因为干电池的正负极是确定的，就能够明白脉冲的方向与电流流入接线柱方向的关系〔学生分组探究〕〔学生汇报实验结果〕老师进一步总结，以明确屏幕显示电流脉冲的方向与电流流入接线柱方向的关系──电流从红接线柱流入，电流脉冲向上，反之，电流从黑接线柱流入时脉冲向下。

【二】教学过程设计1、从相对运动的角度，利用双环实验，探究感应电流与相对运动的关系，提出探究课题师：通过前面的实验，我们发明在不同情况下感应电流的方向不同，那么那个感应电流的方向遵循什么规律呢？〔稍停顿，学生思考〕楞次当年就探究那个问题并得出了闻名的楞次定律，这也是我们这节课的探究课题：感应电流的方向──楞次定律。

楞次当年是从磁体与导体相对运动这一角度来探究这一定律的，我们就先体验一下楞次当年的探究过程。

〔老师介绍图2双环实验的仪器〕师：哪个铝环能产生感应电流，怎么样使它产生感应电流？生：闭合的铝环才可能产生感应电流，只要改变通过它的磁通量就能够使它产生感应电流。

（1）实验方案设计师：如何设计实验才能证明其中真的有感应电流呢？下面请同学们分组讨论，一会儿请同学汇报讨论的结果。

〔学生分组探究，老师参与并指导个别小组的讨论〕〔学生交流各小组的设计方案〕答1：磁铁的一极插入闭合铝环时，铝环产生了运动，这种运动是磁铁的磁场对产生的感应电流的作用，这就证明了有感应电流产生。

答2：将微电流传感器的两根接线柱接到未闭合的铝环两端，就闭合了铝环，通过插入和拔出磁铁时的脉冲来确定。

师：那么我们再讨论一下磁铁插入或拔出闭合铝环时感应电流的方向如何确定？〔学生分组探究，学生交流各小组的设计方案〕答1：通过微电流传感器电流脉冲的方向来确定。

答2：通过相对运动，插入磁铁时产生斥力，依照安培定那么确定感应电流的方向。

老师总结，确定实验方案。

（2）分组实验收集证据学生分组实验探究，填写实验表格〔学生汇报实验结果〕〔双环实验结论探究〕师：这些相互作用力对它们间的相对运动起怎么样的作用？生：阻碍相对运动。

师：来拒去留。

（3）总结探究结论①由相对运动和原磁场→感应电流的磁场感应电流方向。

②楞次在1833年如此表述楞次定律：那个电流的方向是如此的，它倾向于使导体发生与实际的位移方向相反的移动。

2、从磁通量变化角度，利用原副线圈实验，探究感应电流与磁通量变化的关系，提出新的探究课题师：上节课我们在探究感应电流产生条件的原副线圈实验中能使副线圈产生感应电流的方式有哪些？〔提供图3的实验装置，原理如图4〕生：闭合或断开电键，改变滑动变阻器的阻值的时候。

师：在这种情况下就不好用我们刚刚得出的利用相对运动来判断感应电流方向的方法了。

那么在这种情况下感应电流的方向跟谁有关系呢？生：跟磁通量的变化有关系。

老师进行总结，进一步明确探究任务，讨论磁通量的变化与感应电流方向的关系。

（1）分组实验，收集证据〔学生分组探究〕完成表1实验记录。

〔学生交流实验探究结果〕学生投影介绍所填写内容〔表2〕。

〔3〕总结探究结论得出原副线圈实验探究结论：感应电流的磁场方向总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

老师总结：增反减同。

3、对比探究1、探究2实验结论，本课题总结把探究1中从相对运动角度分析的结果，再利用磁通量的角度分析得出相同的结果，从而把两个探究结论统一在一起，得出楞次定律的内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

4、趣味小实验电磁阻尼振动〔图6〕。

老师演示实验，分析实验现象。

〔老师提问，学生问答〕进一步探究电磁阻尼中的能量转化。

〔老师提问，学生回答〕老师总结，得出结论：机械能转化为电能又转化为线圈的内能，电磁感应中遵循能量的转化与守恒。

【学法导引】【一】对磁通量的理解1、Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况、当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，那么有Φ＝BS cos θ.可理解为Φ＝B(S cosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积、也可理解为Φ＝(B cosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积、如图(1)所示、2、面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积、如图(2)所示，S应为线圈面积的一半、3、多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小、4、合磁通量的求法假设某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过那个平面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于那个平面内的合磁通量、特别提醒：(1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向依旧反向穿过线圈平面、(2)同一线圈平面，假如正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的磁感线条数一样多，那么Φ＝0.【例1】法拉第通过精心设计的一系列试验，发明了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。

在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是()A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流【解析】对A选项，静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场，通过旁边静止的线圈可不能产生感应电流，A被否定；稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场，运动的线圈可能会产生感应电流，B 符合事实；静止的磁铁周围存在稳定的磁场，旁边运动的导体棒会产生感应电动势，C符合；运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场，即周围磁场变化，在旁边的线圈中产生感应电流，D符合。

点评：电路闭合，且穿过闭合电路的磁通量发生变化，是产生感应电流的条件。

【二】楞次定律1.对楞次定律的理解化仍接着进行，最终结果不受妨碍2.楞次定律的使用步骤3.楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义能够推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的缘故：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；例如，如下图，假设条形磁铁向闭合导线圈“前进”，那么闭合导线圈“退却”；假设条形磁铁远离闭合导线圈“逃跑”，那么闭合导线圈“追赶”。

(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；例如，如下图，当导线B中的电流减小时，穿过闭合金属圆环A 的磁通量减小，这时A环有扩张的趋势。

(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。

4.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)确定原磁场的方向；(2)明确回路中磁通量变化情况；(3)应用楞次定律的“增反减同”，确立感应电流磁场的方向；(4)应用安培定那么，确立感应电流的方向。

注意：(1)假设导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定那么。

(2)假设是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定那么判断较为简单，用楞次定律进行判断也能够，但较为麻烦。

5.安培定那么、左手定那么、右手定那么、楞次定律的比较(1)比较(2)应用区别关键是抓住因果关系：①因电而生磁(I→B)→安培定那么；②因动而生电(v、B→I)→右手定那么；③因电而受力(I、B→F安)→左手定那么。

(3)相互联系①应用楞次定律，必定要用到安培定那么；②感应电流受到的安培力，有时能够先用右手定那么确定电流方向，再用左手定那么确定安培力的方向，有时能够直截了当应用楞次定律的推论确定。

例2.如下图，ab是一个能够绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P向右滑动过程中，线圈ab将()A、静止不动B、顺时针转动C、逆时针转动D、发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动方向解析：当P向右滑动时，电路总电阻减小，电路中的电流是增大的，两磁铁间的磁场增强，闭合导体线圈的磁通量增大，线框中产生感应电流，受到磁场力而发生转动，“转动”是结果，反抗缘故是“磁通量增大”，因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小，故应沿顺时针转动、故应选B.答案：B反思总结：假如问题不涉及感应电流的方向，那么用楞次定律的推广含义进行研究，能够使分析问题的过程简化、例3.如下图，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动、那么PQ所做的运动可能是()A、向右加速运动B、向左匀速运动C、向右减速运动D、向左减速运动反思总结：安培定那么、左手定那么、右手定那么、楞次定律的比较及应用(1)规律比较差不多现象应用的定那么或定律运动电荷、电流产生磁场安培定那么磁场对运动电荷、电流有作用力左手定那么部分导体做切割磁感线运动右手定那么电磁感应闭合回路磁通量变化楞次定律(2)应用区别关键是抓住因果关系：①因电而生磁(I→B)→安培定那么；②因动而生电(v、B→I安)→右手定那么；③因电而受力(I、B→F安)→左手定那么、【模拟练习】1.如下图，四组同学分别制作探究电磁感应现象的实验装置，在一根较长的铁钉上用漆包线绕两个线圈a和b，将与线圈b相连的cd 漆包线水平置于小磁针的正上方，小磁针静止放在水平桌面上，假设某一组同学在闭合开关S瞬间，从上向下俯视看，小磁针N极顺时针偏转，那么该组同学是用了下面哪组装置(B)2、如右图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈C向右摆动、那么ab的运动情况是(B)A、向左或向右做匀速运动B、向左或向右做减速运动C、向左或向右做加速运动D、只能向右做匀加速运动3、如下图，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接、要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，那么放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是(两导线圈共面放置)(B)A、向右匀速运动B、向左加速运动C、向左减速运动D、向右加速运动4、如下图，闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发明ab边所受安培力的方向为竖直向上，那么如今磁场的运动可能是(A)A、水平向右平动B、水平向左平动C、竖直向上平动D、竖直向下平动5、如下图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，那么以下说法正确的选项是(D)A、三者同时落地B、甲、乙同时落地，丙后落地C、甲、丙同时落地，乙后落地D、乙、丙同时落地，甲后落地【真题再现】1.〔2018·北京理综〕物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。