2.1楞次定律——高中物理人教版(2019)课件(共34张PPT)

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2.1楞次定律——高中物理人教版(2019)课件(共34张PPT)

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(共34张PPT)
楞次定律
由实验,你可以总结出感应电流的方向由什么因素决定吗
上面的实验用简单的图表示为:
可以根据图示概括出感应电流的方向与磁通量变化的关系吗
很难!
是否可以通过一个中介——感应电流的磁场来描述感应电流与磁通量变化的关系
磁铁磁场的变化在线圈中产生了感应电流,而感应电流本身也能产生磁场,感应电流的磁场方向既跟感应电流的方向有联系,又跟引起磁通量变化的磁场有关系.
下面就来分析这三者之间的关系!
N 极插入 N 极拔出 S 极插入 S 极拔出
示意图
原磁场方向
原磁场的磁通量变化
感应电流方向(俯视)
感应电流的磁场方向
向下
减小
顺时针
向下
向上
向上
减小
顺时针
逆时针
向下
向上
增加
向下
增加
逆时针
向上
N
G
G
N
G
G
N
S
S
磁通量增加时,B感与B原方向相反
磁通量减小时,B感与B原方向相同
感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
1、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
楞次
“增反减同”
楞次(1804~1865)俄国物理学家和地球物理学家.16岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学,26岁当选为俄国科学院候补院士,30岁时升为正式院士,并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长.
学生中的“物理学家”
  楞次在中学时期就酷爱物理学,成绩突出。1820年他以优异成绩考入杰普特大学,学习自然科学。1823年他还在三年级读书,就因为物理成绩优秀被校方选中,以物理学家的身分参加了环球考察。1828年2月16日,楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报,由于报告生动、出色,被接收为科学院研究生。
楞次
2、理解“阻碍” :
谁起阻碍作用
阻碍什么
阻碍不是相反、阻碍不是阻止
如何阻碍
感应电流的磁场
引起感应电流的磁通量的变化
“增反减同”
使磁通量的变化变慢
结果如何






原磁通
量变化
原磁场
方向
楞次定律
感应电流
磁场方向
感应电
流方向
安培定则
思考题:通电直导线与矩形线圈在同一平面内,当线圈远离导线时,判断线圈中感应电流的方向,并总结判断感应电流的步骤。
v
I
分析:
向里
减小
向里
顺时针
远离
原磁场方向
穿过回路磁通量的变化
感应电流磁场方向
感应电流方向
如图所示,在长直载流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.线圈在导线的右侧平移时,其中产生了A→B→C→D→A方向的电流. 请判断,线圈在向哪个方向移动
分析:
研究对象——矩形线圈
由线圈中感应电流的方向,据右手螺旋
定则可以判断感应电流磁场方向:
楞次定律——原磁通量变化:
线圈是向左移动的!
例题2
原磁场的方向:
向里
向外
增大
“增反减同”
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A、B两个线圈,当A线圈电路中的开关断开的瞬间,线圈B中的感应电流沿什么方向
G

I感
“增反减同”
A
B
2、如图,导线AB和CD互相平行,在闭合开关S时导线CD中感应电流的方向如何
A
B
S
C
D
G
I
× × × × ×
× × × × ×

例与练2
3、如图,M、N是套在同一铁芯上的两个线圈,M线圈与电池、电键、变阻器相连,N线圈与R’连成一闭合电路.当电键合上后,将图中变阻器R的滑片向左端滑动的过程中,流过电阻R’的感应电流什么方向
B感
B
I
例与练4
N
4、一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置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.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,
从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,
从Ⅱ到Ⅲ是 沿 abcd 流动
A
例与练3
a



a
b
d
c
理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因

 
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
【例】两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则(  )
  A.A可能带正电且转速减小  
  B.A可能带正电且转速增大
  C.A可能带负电且转速减小  
  D.A可能带负电且转速增大


在图中,假定导体棒AB向右运动
向右 向左
原磁场方向
穿过回路磁通量的变化
感应电流磁场方向
感应电流方向
向里
增大
向外
A-B
B
A
E
F
v
向里
减少
向里
B-A
B
A
E
F
v
思考与讨论
2、适用范围:闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流.
1、右手定则:伸开右手,使拇
指与其余四指垂直,并且都与
手掌在同一平面内; 让磁感线从掌心进入, 拇指指向导体运动的方向, 四指所指的方向就是感应电流的方向.
N
s
x
B
v
I
例与练1
3、在图中CDEF是金属框,当导体
AB向右移动时,请用楞次定律判断
ABCD和ABFE两个电路中感应电流
的方向。我们能不能用这两个电路中
的任一个来判定导体AB中感应电流
的方向?
ABCD中感应电流方向:A→B→C→D→A
ABFE中感应电流方向:A→B→F→E→A
AB中感应电流方向:A→B
1、楞次定律适用于由磁通量变化引起感应电流的一切情况;右手定则只适用于导体切割磁感线.
“右手定则”是“楞次定律”的特例.
2、在判断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, 右手定则比楞次定律方便.
判断“力”用“左手”,
判断“电”用“右手”.
“四指”和“手掌”的放法和意义是相同的,唯一不同的是拇指的意义.
从相对运动看:
G
N
G
N
G
S
G
S
3、拓展:
感应电流的磁场总要阻碍相对运动.
“来拒去留”
从能量观点看:楞次定律可以看成是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。
N
s
N
s
N
s
N
s
理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因

表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因

表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
【例】通有稳恒电流的长直螺线管竖直放置,铜环R沿螺线管的轴线加速下落.在下落过程中,环面始终保持水平.铜环先后经过轴线上1、2、3位置
时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处
于螺线管的中心,位置1、3与位置2等
距离.设重力加速度为g,则(  )
A. a1<g B. a2<g
C. a3<g D. a2=g



理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因

表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
【例】如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速度释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是 (  )
A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的


理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因

表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
【例】如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是 (  )
A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右
D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右

理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
c.增缩减扩:磁通量增大,面积有收缩的趋势;
磁通量减小,面积有扩大的趋势。
分析磁场增强或减弱时导体环中感应电流的方向及导体环的受力情况
理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
c.增缩减扩:磁通量增大,面积有收缩的趋势;
磁通量减小,面积有扩大的趋势。
【例】如图光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时 (  )
A.P、Q将相互靠拢
B.P、Q将相互远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g


理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
c.增缩减扩:磁通量增大,面积有收缩的趋势;
磁通量减小,面积有扩大的趋势。
【例】如图两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈B中通以图中所示的交变电流,设t=0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示)。对于线圈A,在t1~t2时间内,下列说法中正确的是(  )
A.有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势
B.有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势
C.有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势
D.有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势

理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
c.增缩减扩:磁通量增大,面积有收缩的趋势;
磁通量减小,面积有扩大的趋势。
【例】如图通电螺线管置于闭合金属环a
的轴线上,当螺线管中电流I减小时( )
A.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小
B.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小
C.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大
D.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大

理解楞次定律的另一种表述:
感应电流总是反抗产生感应电流的原因
表现形式有四种:
a.阻碍原磁通量的变化:增反减同
b.阻碍物体间的相对运动:来拒去留
c.增缩减扩:磁通量增大,面积有收缩的趋势;
磁通量减小,面积有扩大的趋势。
d.阻碍原电流的变化(自感现象)

 
机械能转化为电能
电能的转移
【例】圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点,导体环可以在竖直平面里来回摆动,空气阻力和摩擦力均可不计.在图示的正方形区域里,有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内.下列说法中正确的有(  )
A.此摆振动的开始阶段机械能不守恒
B.导体环进入磁场和离开磁场时,环中电流
的方向肯定相反
C.导体环最终将停下来
D.导体环最终将在匀强磁场中一直摆动下去

电磁感应现象也遵循能量守恒定律


楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用
基本现象 定则或定律
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力
左手定则
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律
电磁
感应
1.应用现象及规律比较
2.应用区别
关键是抓住因果关系:
(1)因电而生磁(I →B)→安培定则(右手螺旋);
(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则;
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.
楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用
【例】两根相互平行的金属导轨水平放置于图所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下列正确的是( )
A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
C.磁场对导体棒CD的作用力向左
D.磁场对导体棒AB的作用力向左
无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断.
“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.


【例】如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,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ 所做的运动可能是 (  )
A.向右加速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向左减速运动


楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用

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