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第二章 电磁感应
2.1科学探究：感应电流的方向
教学目标
CONTENT
01
02
03
会对实验结果进行记录并归纳总结
理解实验探究的思路,掌握实验探究的步骤
理解并掌握楞次定律和右手定则
新课引入
线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中拉出时，电流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同。感应电流的方向与哪些因素有关呢？
+
G
N
S
2. 实验器材
电流计、干电池、开关、保护电阻、导线螺线管、条形磁铁
3.实验原理与设计
将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素
实验探究
1. 实验目的
（1）探究感应电流方向与哪些因素有关；
（2）学习利用电流计判断感应电流方向的方法。
探究影响感应电流方向的因素
一
4.实验步骤
①条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加
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 归纳总结
甲
乙 向下
向上
逆时针
顺时针
向上
向下
感应电流的磁场阻碍磁通量的
增加
5.数据分析
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 归纳总结
丙
丁 向下
向上
顺时针
逆时针
向下
向上
感应电流的磁场阻碍磁通量的
减少
②条形磁铁从线圈中抽出，线圈内磁通量减少
6. 实验结论
表述一：
①当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反。
②当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
表述二：
当条形磁铁靠近线圈时，两者相斥（来者拒）；当条形磁铁远离线圈时，
两者相吸（去者留）。
迷你实验室：
将螺线管、磁铁、发光二极管等，连接成如图所示的电路，探索感应电流的方向与磁铁的磁场方向、磁通量变化之间的关系。
探索感应电流的方向
B感
Φ原
增
减
与
B原
与
B原
阻碍
变化
反
同
楞次定律
二
知能提升
感应电流的磁场
总要
阻碍
引起感应电流的
磁通量的变化。
1.楞次定律 ：感应电流具有这样的方向：
楞次
2.理解“阻碍”：
①谁在阻碍
②阻碍什么
（阻碍不一定相反、阻碍不是阻止）
③如何阻碍
感应电流的磁场
引起感应电流的原磁场磁通量的变化
“增反减同”
使磁通量的变化变慢
④结果如何
3.判断感应电流方向的步骤：
N
明确原磁场方向
明确穿过闭合电路磁
通量是增加还是减少
根据楞次定律确定感
应电流的磁场方向
利用安培定则判断感应电流方向
迷你实验室：
在铝管（或铜管）中，从同一高度分别释放磁性很强的磁体和木块，做一做，你能发现什么？
磁体比木块落的慢！
如图所示，假定导体棒CD向右运动。
1. 我们研究的是哪个闭合导体回路？
2. 当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？
3. 感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？
4. 导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？
思考与讨论：
CDEF回路
增大
垂直纸面向外
由C→D
有没有更加简洁的判断方法？
右手定则
三
知能提升
1. 内容
伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
2. 适用条件
只适用于闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向的判断。
注意：
做“切割”运动的那段导体中，感应电流方向就是感应电动势方向，由低电势指向高电势，因为这段导体相当于电源的内电路。
3. 楞次定律与右手定则的比较
楞次定律 右手定则
区 别 研究对象 整个闭合导体回路 闭合导体回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于一段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 思考与讨论：
用磁体的任意一极去靠近铝环，会产生什么现象？把磁极从靠近铝环处移开，会产生什么现象？
本质：阻碍磁通量的增加
拓展学习：
楞次定律的表现形式
情景1 ：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
S
A
B
G
S
A
B
同向
B
感
I感
“增反减同”
情景2 ：磁铁靠近或者远离线圈
感应电流的磁场总要阻碍相对运动.
“来拒去留”
情景3 ：如图所示,平行光滑金属导轨A、B上放置两根铜棒a、b.当磁铁N极（或S极）从上向下插入（或拔出）铜棒a 、b中时，铜棒a、b是否会运动 如果运动将怎样运动？
a
b
A
B
N
Ｓ
插入：铜棒ab靠近
拔出：铜棒ab远离
“增缩减扩”
1.“增反减同”、 “来拒去留”、 “增缩减扩”,这些现象的共同本质是什么？
阻碍原磁场磁通量的变化
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映
2. 这些现象的背后原因是什么
交流与小结：
典例精析
例1.在探究影响感应电流方向的因素实验中，小明设计了下表来记录实验结果并完成了第一次实验，如图所示，下列分析中错误的是（ ）
A．①处应填写：感应电流的磁场方向 B．②处应填写：向下
C．③处应填写：顺时针（俯视） D．④处应填写：向上
线圈内磁通量增加时的情况 实验序号 磁体磁场方向 感应电流的方向 ①
— ② ③ ④

D．根据C中分析可知，感应电流的磁场方向与原来磁体的磁场方向相反，故感应电流的磁场方向向上，故④处应填写：向上，故D正确，不符合题意。
A．由于本实验是探究影响感应电流方向的因素，首先要弄清原来磁场即磁体磁场的方向和感应电流磁场方向，总结两个磁场方向的关系，得到相应的规律；故①处应填写：感应电流的磁场方向，故A正确，不符合题意；
B．根据条形磁铁的磁场方向，在磁铁的外部是由N极指向S极，在磁铁内部是由S极指向N极，故表格中②处所填的磁体磁场的方向向下，故B正确，不符合题意；
C．由于穿过线圈的原磁铁的磁场的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原来磁体的磁场方向相反，故感应电流的方向为逆时针(俯视)，故③处应填写：逆时针(俯视)，故C错误，符合题意；
例2. 如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中(　 　)
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表G
C．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流
D．将不会产生感应电流
解析：条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，在螺线管内产生的磁场方向向右，且穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是a→G→b；
条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中，在螺线管中产生的磁场方向仍向右，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是b→G→a，故C正确。
C
课堂小结
二. 楞次定律
三.右手定则
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
一. 探究影响感应电流方向的因素
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 归纳总结
甲
乙
跟踪练习
1．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流。已知在图甲中，电流计指针向左偏转，则对下图所示的实验过程，说法正确的是（ ）
A．甲图中感应电流产生的磁场方向向下
B．乙图中电流计指针向左偏转
C．乙图和丙图中磁铁受到线圈作用力的方向都向下
D．丙图和丁图中电流计指针的偏转方向不同
解析：
A．甲图中穿过线圈向下的磁通量增大，故感应电流产生的磁场方向向上，A错误；
B．乙图中穿过线圈向上的磁通量增大，故感应电流产生的磁场方向向下，和甲图相反，向右偏，B错误；
C．根据安培定则可知乙图磁铁受到向上的作用力，丙图磁铁受到向下的作用力，C错误；
D．丙图中穿过线圈向下的磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向下，与甲图相反，感应电流向右偏，丁图中穿过向上的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向上，感应电流向左偏，故D正确。
故选D。
2．如图所示是探究感应电流方向与哪些因素有关的实验示意图。
(1)比较甲、乙两图可知感应电流方向与 有关；
(2)比较甲、丙两图可知感应电流方向与 有关。
导体切割磁感线方向
磁场的方向
v
v
v
(1)感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向；比较甲、乙两图，磁场的方向相同，而图中导体切割磁感线方向改变了，使电流表指针方向反偏了，可知感应电流方向与导体切割磁感线方向有关；
(2)比较甲、丙两图可知导体切割磁感线方向相同，而图中改变了磁场的方向，使电流表指针方向反偏了，可知感应电流方向与磁场的方向有关。
v
v
v
解析：
3.我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道 。
(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏，电路稳定后，若向右移动滑动触头，此过程中电流表指针向________偏转（选填“左”或“右”）。
电流表指针偏转方向与电流方向间的关系
左
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系；
(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏；电路稳定后，若向右移动滑动触头，通过线圈A的电流减小，磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向左偏转。
解析：
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
逆时针
逆时针
解析:磁通量先减小，后增加，电流方向逆时针，答案选B
5.（多选）如图所示，光滑平行金属导轨PP′ 和QQ′ 都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是( 　 )
A．感应电流方向是N→M
B．感应电流方向是M→N
C．安培力水平向左
D．安培力水平向右
AC
解析:以导体棒MN为研究对象，导体棒所处位置磁场方向向下、运动方向向右。根据右手定则判断可知，导体棒MN中感应电流方向N→M，再根据左手定则判断可知，MN所受的安培力方向水平向左,故选项A、C正确，D错误。
R
P
Q
P /
M
N
Q/
B
F
6.导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？
I
垂直纸面向外的磁通量增大，先是顺时针，
a
b
d
v
c
垂直纸面向里的磁通量增大，然后为逆时针，
垂直纸面向里的磁通量减小，最后为顺时针。
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