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第二章 电磁感应
2.1 楞次定律
【学习目标】
经历实验探究得出楞次定律的过程、提升科学探究的能力。经历推理分析得出楞次定律的过程，体会归纳推理的方法。
理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判断感应电流方向。
理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的种具体表现形式，会用右手定则判断感应电流方向。
【开启新探索】
在必修3中，我们学习了不仅闭合回路的部分导体切割磁感线可以产生电磁感应现象（左图），而且还学习了另外一种产生电磁感应现象的方法（右图）。回顾，如何产生电磁感应现象？
【质疑提升1】影响感应电流方向的因素
了解产生电磁感应的条件之后，本节课，我们接着研究如何判定电磁感应中产生的感应电流方向。
如图所示，线圈与电流表相连，把磁体的N磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针是否发生偏转？磁体静止放于线圈中，电流表的指针是否发生偏转？为什么？
观察实验：N磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针偏转方向是否相同？S磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针偏转方向是否相同？
从实验现象猜想，电流表的指针偏转方向即产生的感应电流方向会与什么因素决定？
我们知道，要产生感应电流，穿过闭合回路的磁通量必然发生变化。看来产生感应电流的方向应与磁通量的变化有关。下面我们寻找两者之间的关系，进而找到感应电流方向的判定的规律。
能否根据磁通量的增、减变化，直接判定感应电流的方向？
感应电流的方向与磁通量变化不容易建立起直接的联系，那么可以转换一个怎样的角度来研究这一问题呢？
当磁通量增大时，磁体磁场的方向、感应电流的磁场方向有怎样的关系？
图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向(俯视） 感应电流的磁场方向
甲 向下 逆时针 向上
乙 向上 顺时针 向下
当磁通量减小时，磁体磁场的方向、感应电流的磁场方向有怎样的关系？
图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向(俯视） 感应电流的磁场方向
丙
丁
（5）概括以上的实验结果，你能得出什么结论？
【质疑提升2】楞次定律
1834年，俄国物理学家楞次分析了了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律，称楞次定律。
楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的 总要 引起感应电流的 。
你对楞次定律有怎样的认识？
如图所示，用绳吊起一个铝环，当磁体的N极靠近铝环。
试结合楞次定律，判定铝环产生的感应电流方向？
总结：判定感应电流方向的思路？
应用：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N 两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
再应用：如图所示，在通有沿导线向上电流 I 的长直导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？
拓展分析：用绳吊起的铝环，当磁体的N极靠近铝环，铝环是静止不动，还是由静止发生摆动？若摆动，铝环向哪个方向摆动？为什么？当磁体的N极远离铝环呢？
（6）为什么说感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果？
【质疑提升3】右手定则
如图，当闭合导体回路的一部分做向右运动，CD导体切割磁感线时，回路产生的感应电流方向？
更便于判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则：可以用右手的手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线时产生的感应电流的方向，即：伸开 手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个 内；让磁感线从 进入，并使 指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向。
楞次定律、右手定则都可以判定感应电流方向，两者有怎样的关系？
【核心素养提升】
1． 根据楞次定律知感应电流的磁场一定是（ ）
A. 增强引起感应电流的磁通量的变化
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
2． 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁当磁铁向下运动但未插入线圈内部时，线圈（ ）
A． 感应电流的方向不能确定
B． 感应电流的方向与图中箭头方向相反
C． 感应电流的方向与图中箭头方向相同
D． 感应电流产生的磁场，上端是S极
3． 如图所示，铜线圈自A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（ ）
A. 始终顺时针
B. 始终逆时针
C. 先顺时针再逆时针
D. 先逆时针再顺时针
4． 如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线圈与导线处于同一平面内，且两者相对位置不变。当电流逐渐增大时，关于线圈中产生感应电流情况正确的是 ( )
A．线圈中不产生感应电流
B．线圈中产生感应电流为顺时针方向
C．线圈中产生感应电流为逆时针方向
D．无法判定线圈中产生的感应电流方向
5． 现在人们可以利用无线充电板为手机充电，如图所示为充电原理道图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是（　　）
A．所有手机都能用该无线充电板进行无线充电
B．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”
C．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈
D．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈
6. 闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是( )
A． 经过Ⅰ时，电流方向是顺时针方向
B． 经过Ⅱ时，电流方向是逆时针方向
C． 经过Ⅱ时，电流方向是顺时针方向
D． 经过Ⅲ时，电流方向是顺时针方向
7. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
（1）当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
（2）当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
8. 如图所示，CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向。
9. 如图所示，导线AB与CD平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线CD中感应电流的方向，说明你判断的理由。
10. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。
11. 如图所示，A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？第二章 电磁感应
2.1 楞次定律
【学习目标】
经历实验探究得出楞次定律的过程、提升科学探究的能力。经历推理分析得出楞次定律的过程，体会归纳推理的方法。
理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判断感应电流方向。
理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的种具体表现形式，会用右手定则判断感应电流方向。
【开启新探索】
在必修3中，我们学习了不仅闭合回路的部分导体切割磁感线可以产生电磁感应现象（左图），而且还学习了另外一种产生电磁感应现象的方法（右图）。回顾，如何产生电磁感应现象？
【质疑提升1】影响感应电流方向的因素
了解产生电磁感应的条件之后，本节课，我们接着研究如何判定电磁感应中产生的感应电流方向。
如图所示，线圈与电流表相连，把磁体的N磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针是否发生偏转？磁体静止放于线圈中，电流表的指针是否发生偏转？为什么？
观察实验：N磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针偏转方向是否相同？S磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针偏转方向是否相同？
从实验现象猜想，电流表的指针偏转方向即产生的感应电流方向会与什么因素决定？
我们知道，要产生感应电流，穿过闭合回路的磁通量必然发生变化。看来产生感应电流的方向应与磁通量的变化有关。下面我们寻找两者之间的关系，进而找到感应电流方向的判定的规律。
能否根据磁通量的增、减变化，直接判定感应电流的方向？
感应电流的方向与磁通量变化不容易建立起直接的联系，那么可以转换一个怎样的角度来研究这一问题呢？
当磁通量增大时，磁体磁场的方向、感应电流的磁场方向有怎样的关系？
图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向(俯视） 感应电流的磁场方向
甲 向下 逆时针 向上
乙 向上 顺时针 向下
当磁通量减小时，磁体磁场的方向、感应电流的磁场方向有怎样的关系？
图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向(俯视） 感应电流的磁场方向
丙
丁
（5）概括以上的实验结果，你能得出什么结论？
【质疑提升2】楞次定律
1834年，俄国物理学家楞次分析了了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律，称楞次定律。
楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的 总要 引起感应电流的 。
你对楞次定律有怎样的认识？
如图所示，用绳吊起一个铝环，当磁体的N极靠近铝环。
试结合楞次定律，判定铝环产生的感应电流方向？
总结：判定感应电流方向的思路？
应用：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N 两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
再应用：如图所示，在通有沿导线向上电流 I 的长直导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？
拓展分析：用绳吊起的铝环，当磁体的N极靠近铝环，铝环是静止不动，还是由静止发生摆动？若摆动，铝环向哪个方向摆动？为什么？当磁体的N极远离铝环呢？
（6）为什么说感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果？
【质疑提升3】右手定则
如图，当闭合导体回路的一部分做向右运动，CD导体切割磁感线时，回路产生的感应电流方向？
更便于判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则：可以用右手的手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线时产生的感应电流的方向，即：伸开 手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个 内；让磁感线从 进入，并使 指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向。
楞次定律、右手定则都可以判定感应电流方向，两者有怎样的关系？
【核心素养提升】
1． 根据楞次定律知感应电流的磁场一定是（ ）
A. 增强引起感应电流的磁通量的变化
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
2． 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁当磁铁向下运动但未插入线圈内部时，线圈（ ）
A． 感应电流的方向不能确定
B． 感应电流的方向与图中箭头方向相反
C． 感应电流的方向与图中箭头方向相同
D． 感应电流产生的磁场，上端是S极
3． 如图所示，铜线圈自A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（ ）
A. 始终顺时针
B. 始终逆时针
C. 先顺时针再逆时针
D. 先逆时针再顺时针
4． 如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线圈与导线处于同一平面内，且两者相对位置不变。当电流逐渐增大时，关于线圈中产生感应电流情况正确的是 ( )
A．线圈中不产生感应电流
B．线圈中产生感应电流为顺时针方向
C．线圈中产生感应电流为逆时针方向
D．无法判定线圈中产生的感应电流方向
5． 现在人们可以利用无线充电板为手机充电，如图所示为充电原理道图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是（　　）
A．所有手机都能用该无线充电板进行无线充电
B．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”
C．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈
D．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈
6. 闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是( )
A． 经过Ⅰ时，电流方向是顺时针方向
B． 经过Ⅱ时，电流方向是逆时针方向
C． 经过Ⅱ时，电流方向是顺时针方向
D． 经过Ⅲ时，电流方向是顺时针方向
7. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
（1）当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
（2）当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
电表中电流向右 向左
8. 如图所示，CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向。
M->N
9. 如图所示，导线AB与CD平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线CD中感应电流的方向，说明你判断的理由。
闭DC 开CD
10. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。
从上向下：逆时针方向
11. 如图所示，A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？
略

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