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1　楞次定律
学习任务一　探究影响感应电流方向的因素
[科学探究] 某同学利用如图所示实验装置探究影响感应电流方向的因素时,记录了不同情况下条形磁铁的N极、S极的运动方向以及感应电流的方向,实验现象记录如图所示.
(1)根据记录的实验现象,填写下表.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁场的方向
原磁场的磁通量的变化
感应电流方向 (在线圈上方俯视)
感应磁场的方向
原磁场与感应磁场方向的关系
(2)分析表中内容,回答下列问题:
①感应电流的方向与原磁场的方向有直接关系吗


②感应电流的磁场方向与原磁场方向什么时候相同 什么时候相反 感应电流的磁场对原磁通量的变化有何影响


③当磁铁靠近或远离闭合线圈时,两者之间有无相互作用力 若有相互作用力,两者之间的相互作用力有什么规律


例1 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,先按如图甲所示连线,不通电时,灵敏电流计指针停在正中央,闭合开关S时,观察到灵敏电流计指针向左偏.然后按如图乙所示将灵敏电流计与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路.
(1)图甲中,电路中串联定值电阻R的主要作用是　　　　(填选项前的字母).
A.减小电源两端的电压,保护电源
B.增大电源两端的电压,保护开关
C.减小电路中的电流,保护灵敏电流计
D.减小电路中的电流,保护开关
(2)图乙中,开关S闭合后,在线圈A插入线圈B的过程中,灵敏电流计的指针将　　　　(选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
(3)图乙中,开关S闭合后,线圈A放在线圈B中不动,在向左滑动变阻器的滑片P的过程中,灵敏电流计的指针将　　　　(选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
(4)图乙中,开关S闭合后,线圈A放在线圈B中不动,在突然断开开关S时,灵敏电流计的指针将　　　　(选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
[反思感悟]

【要点总结】
根据探究实验可以得出如下结论:
(1)当线圈中的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍原磁通量的增加;当线圈中的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍原磁通量的减小.
(2)当条形磁铁靠近线圈时,两者相斥;当条形磁铁远离线圈时,两者相吸.
学习任务二　楞次定律的理解和应用
[物理观念] 楞次定律的内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要　　　　引起感应电流的　　　　的变化.
问题讨论:
(1)楞次定律的表述中,提到了哪两个磁场

(2)①谁在阻碍 ②阻碍什么 ③如何阻碍 ④阻碍是否等于阻止

例2 如图所示为电磁刹车实验装置,小车底面安装有矩形导线框abcd,线框底面平行于地面,在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直于地面向上.小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁场后滑行一段距离停止,则小车 (　)
A.进入磁场时,线框中感应电流的方向为adcba
B.离开磁场时,线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,线框受到的安培力方向始终水平向左
[反思感悟]

变式1 (多选)如图所示,足够长的通电导线旁边有在同一平面内的矩形线圈abcd,则 (　)
A.当线圈向右平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
B.当线圈向下平动时,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d→a
D.当线圈向左平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
[反思感悟]
【要点总结】
应用楞次定律判定感应电流方向的四部曲.
学习任务三　右手定则
[科学论证] 如图所示,当闭合回路中的部分导体切割磁感线时,会引起磁通量的变化,从而使回路中产生感应电流.
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.

(2)用楞次定律判断感应电流方向的过程很复杂,能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向呢 (提示:仔细研究电流I的方向、原磁场的磁感应强度B的方向和导体运动的速度v的方向三者之间的关系)


例3 如图所示是闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是 (　)
[反思感悟]

变式2 (多选)如图所示是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向之间关系的是(　)
A
B
C
D
[反思感悟]

【要点总结】
楞次定律与右手定则的区别及联系
规律 楞次定律 右手定则
区别 研究 对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体
适用 范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
1.(楞次定律)根据楞次定律,下列说法中正确的是(　)
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
2.(楞次定律的应用)[2020·江苏卷] 如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反,金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 (　)
A.同时增大B1、减小B2
B.同时减小B1、增大B2
C.同时以相同的变化率增大B1和B2
D.同时以相同的变化率减小B1和B2
3.(楞次定律的应用)如图所示,两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流,导线框abcd和两条导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动,则在移动过程中,线框中的感应电流的方向为(　)
A.先顺时针后逆时针
B.先逆时针后顺时针
C.一直是逆时针
D.一直是顺时针
4.(右手定则)如图所示,CDEF是一个矩形金属框,当导体棒AB向右移动时,回路中会产生感应电流,则下列说法中正确的是 (　)
A.导体棒中的电流方向为B→A
B.电流表A1中的电流方向为F→E
C.电流表A1中的电流方向为E→F
D.电流表A2中的电流方向为D→C
1　楞次定律
[科学探究] (1)如下表所示.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁场的方向 向下 向下 向上 向上
原磁场的磁通量的变化 增加 减少 增加 减少
感应电流方向 (在线圈上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应磁场的方向 向上 向下 向下 向上
原磁场与感应磁场方向的关系 相反 相同 相反 相同
(2)①感应电流的方向与原磁场的方向无直接关系.
②当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的增加或减少(感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化).
③有力的作用;当磁铁靠近闭合线圈时,两者之间产生斥力,当远离时,两者之间产生引力.
例1　(1)C　(2)向左　(3)向左　(4)向右
[解析] (1)图甲中,电路中串联定值电阻的主要作用是减小电路中的电流,保护灵敏电流计,故C正确.
(2)由题知,当电流从灵敏电流计正接线柱流入时,指针向左偏转.图乙中,开关S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,穿过线圈B的磁场方向向下,磁通量变大,由楞次定律可知,感应电流从灵敏电流计正接线柱流入,则灵敏电流计的指针将向左偏转.
(3)线圈A放在线圈B中不动,穿过线圈B的磁场方向向下,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,穿过线圈B的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流从灵敏电流计正接线柱流入,则灵敏电流计的指针将向左偏转.
(4)线圈A放在线圈B中不动,穿过线圈B的磁场方向向下,突然断开开关S时,穿过线圈B的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流从灵敏电流计负接线柱流入,则灵敏电流计的指针将向右偏转.
[物理观念] 阻碍　磁通量
(1)引起感应电流的原磁场和感应电流的磁场.
(2)①谁阻碍——感应电流产生的磁场.②阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.③如何阻碍——当原磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.④阻碍效果——阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,结果增大的还是增大,减小的还是减小.
例2　D　[解析] 根据楞次定律可知,进入磁场时,线框中感应电流的方向为abcda,离开磁场时,线框中感应电流的方向为adcba,选项A、B错误;因线框与磁场等宽、等长,故穿过磁场的过程中,线框中始终有感应电流,选项C错误;根据左手定则可知,穿过磁场的过程中,线框受到的安培力方向始终水平向左,选项D正确.
变式1　BD　[解析] 由右手螺旋定则可判断出导线在线圈处产生的磁场方向垂直于纸面向里,当线圈向右平动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同,感应电流的方向为a→d→c→b→a,故A错误;当线圈向下平动时,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,故B正确;当线圈以ad边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流的方向是a→d→c→b→a,故C错误;当线圈向左平动时,穿过线圈的磁通量增大,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,感应电流的方向是a→b→c→d→a,故D正确.
[科学论证] (1)回路abcd中原磁场方向垂直于纸面向里,当ab向右运动时,穿过回路的磁通量增大,感应电流的磁场与原磁场方向相反,所以感应电流的方向为a→d→c→b→a.
(2)可以用右手定则来判断.
例3　A　[解析] 由右手定则可判断出,A图中电流方向为a→b,B图中电流方向为b→a,C图中电流方向为b→a,D图中电流方向为b→a,故A正确.
变式2　BC　[解析] A图中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定则可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直于纸面向外.
随堂巩固
1.C　[解析] 感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化,当穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;当穿过闭合导体回路的磁通量减小时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,故选项C正确.
2.B　[解析] 根据楞次定律可以判断,当增大B1和减小B2时,圆环中的磁通量向里增大,则圆环产生逆时针方向的感应电流,故选项A错误;当减小B1和增大B2时,圆环中的磁通量向外增大,则圆环产生顺时针方向的感应电流,故选项B正确;同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,圆环内的磁通量始终为零,不产生感应电流,故选项C、D错误.
3.C　[解析] M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加,以M、N两导线之间的中心线OO'为界,如图所示,在OO'右边合磁场的方向垂直于纸面向外,在OO'左边合磁场的方向垂直于纸面向里.线框从右向左移动到关于OO'对称的位置以前,垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小;移动到关于OO'对称的位置时磁通量为零;越过关于OO'对称的位置向左移动时,垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大.由楞次定律可以判断,感应电流的方向始终为逆时针.
4.B　[解析] 根据右手定则可得导体棒中的电流方向为A→B,所以电流表A1中的电流方向为F→E,电流表A2中的电流方向为C→D,选项B正确,A、C、D错误.

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