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(共37张PPT)
第一节　感应电流的方向
第二章　电磁感应
[学习目标]　
1.通过实验探究影响感应电流方向的因素,培养学生科学探究的能力.(难点)
2.理解楞次定律的内容及其本质,会用楞次定律判断电流的方向.(重点)
3.掌握右手定则,并能熟练应用右手定则判断感应电流的方向,理解右手定则的实质.
4.从能量守恒的视角分析感应电流的产生,深化对能量观念的认识.
「情境导学」
知识点一　影响感应电流方向的因素
在研究电磁感应现象的实验中,所需的实验器材如图所示.
某同学设想使线圈L1中电流逆时针(俯视)流动,线圈L2中电流顺时针(俯视)流动,可行的实验操作是什么样的
提示:可以是插入软铁棒,或使变阻器滑片P左移.
「探究总结」
通过实验探究方案进行实验可得出结论:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向 ;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向 .
相反
相同
易错辨析
(1)当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(　 　)
(2)感应电流的磁场总与原磁场方向相反.(　 　)
(3)当穿过线圈的磁通量增加时,线圈中产生的电流也一定增大.(　 　)
√
×
×
[例1] (探究影响感应电流方向的因素)(2024·广东深圳高二下期中)某实验小组做“探究影响感应电流方向的因素”实验的装置如图所示.
(1)闭合开关的瞬间,发现电流表G指针向左偏转.电路稳定后,将线圈A快速从线圈B中抽出,电流表G指针将向　　　　(填“左”或“右”)偏转.将图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动,电流表G指针将向　　　　 (填“左”或“右”)偏转.
右
左
【解析】 (1)闭合开关的瞬间,此时穿过线圈B的磁通量增加,发现电流表G指针向左偏转.电路稳定后,将线圈A快速从线圈B中抽出,此时穿过线圈B的磁通量增减少,电流表G指针将向右偏转;将题图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动,滑动变阻器接入电路阻值减小,线圈A中的电流增大,穿过线圈B的磁通量增加,电流表G指针将向左偏转.
(2)实验准备过程中,除了查清流入电流表G的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清线圈　　　　 (填“A”或“B”或“A和B”)中导线的绕制方向.
A和B
【解析】 (2)实验准备过程中,除了查清流入电流表G的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,需要知道线圈B的电流方向,则需要知道穿过线圈B的磁通量的方向,所以需要线圈A的电流方向,故还应查清线圈A和B中导线的绕制方向.
(3)将电源的正、负极对调,电路其他部分不变,再次闭合开关的瞬间,发现电流表G指针将向　　　　(填“左”或“右”)偏转.
右
【解析】 (3)将电源的正、负极对调,电路其他部分不变,再次闭合开关的瞬间,通过线圈A的电流反向,则磁感线反向穿过线圈B,线圈B产生的感应电流反向,发现电流表G指针将向右偏转.
知识点二　楞次定律
「情境导学」
如图甲所示,磁铁插入线圈,电流表指针偏转;如图乙所示,磁铁靠近闭合金属圆环,圆环远离磁铁.请解释图中“阻碍”的表现形式.
提示:甲图“增反减同”,乙图“来拒去留”.
1.内容:闭合回路中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.
2.能量观点
(1)产生感应电流的过程是其他形式的能量转化为线圈中的 , 再转化为回路中的内能的过程.
(2)楞次定律是 定律在电磁感应现象中的体现.
「知识整合」
阻碍
磁通量
电能
电能
能量守恒
1.对楞次定律的理解
(1)楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.
·归纳提升·
(2)对“阻碍”的理解
·归纳提升·
问题 结论
谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻断,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响
2.楞次定律的实质
感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时,产生感应电流,受到安培力作用,导体克服安培力做功从而实现机械能向电能的转化,所以楞次定律的“阻碍”是能量的转化和守恒的体现.
·归纳提升·
[例2] (对楞次定律的理解)关于楞次定律,下列说法正确的是(　　)
[A] 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
[B]感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化
[C]原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
[D]感应电流的磁场总是与原磁场反向,阻碍原磁场的变化
A
【解析】 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,阻碍并不是阻止,只是起到延缓的作用,选项A正确,B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场反向,当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向,选项D错误.
[例3] (利用楞次定律判断感应电流的方向)如图所示,金属线框与直导线AB在同一平面内,直导线中通有电流I,将线框由位置1拉至位置2的过程中,线框中感应电流的方向是(　　)
[A]先顺时针方向,后逆时针方向,再顺时针方向
[B]始终顺时针方向
[C]先逆时针方向,后顺时针方向,再逆时针方向
[D]始终逆时针方向
C
【解析】 根据安培定则可得,直导线AB左边的磁场方向垂直纸面向里,右边的磁场方向垂直纸面向外,如图所示.
线框由位置1拉至位置2的过程中,当线框在直导线AB左侧运动时,越靠近导线磁感应强度越大,磁感应强度向里且增大,则磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,为垂直于纸面向外,根据安培定则判断,线框中的电流方向为逆时针方向.
当线框右边靠近直导线AB到线框中轴与直导线AB重合时,由于磁场左边向里,右边向外,则穿过线框合磁通量方向向里,大小Φ=Φ里-Φ外减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针方向.当线框中轴与直导线AB重合到线框左边离开直导线AB时,由于磁场左边向里,右边向外,越靠近导线磁感应强度越大,则线框内合磁通量方向向外,且合磁通量大小Φ=Φ外-Φ里增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,感应电流的磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针方向.当线框在直导线AB右侧运动时,由于磁感应强度向外且减小,则磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流磁场方向向外,由安培定则可知感应电流方向为逆时针.从以上分析可知感应电流的方向为先逆时针,后顺时针,再逆时针,C正确.
[训练1] 若该金属线框为abcd,从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,请分别判断一下感应电流的方向.
【答案】 经过 Ⅰ 时,向里的磁通量增加,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向外,由安培定则判断感应电流方向为逆时针方向,为a→b→c→d→a;经过 Ⅱ 时,磁通量不变,则感应电流为0;经过 Ⅲ 时,向里的磁通量减少,据楞次定律知感应电流的磁场方向向里,由安培定则判断感应电流方向为顺时针方向,为a→d→c→b→a.
[例4] (楞次定律在实际生活中的应用) (多选)(2024·广东东莞高二下阶段练习)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁铁,磁铁N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈A在电梯轿厢坠落时能自动闭合(井道底部的线圈B始终闭合),从而减小对箱内人员的伤害.当电梯轿厢坠落到图示位置时,关于该装置,下列说法正确的是(　 　)
[A] 从上往下看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
[B]从上往下看,金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
[C]金属线圈A对电梯轿厢下落有阻碍作用,金属线圈B对
它没有阻碍作用
[D]金属线圈B有收缩的趋势,金属线圈A有扩张的趋势
ABD
【解析】 当电梯坠落至如图所示位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上往下看是逆时针方向,B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上往下看是顺时针方向,A、B正确;结合A、B的分析可知,当电梯坠落至如图所示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,C错误;闭合线圈A中向上的磁场减弱,B中向上的磁场增强,根据楞次定律可知,线圈B有收缩的趋势,A 有扩张的趋势,D正确.
判断感应电流方向的“四步法”
·规律总结·
知识点三　右手定则
「情境导学」
如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动时,可根据楞次定律判断导体棒ab中的电流方向,此时磁场方向、运动方向和电流方向有怎样的空间几何关系 如果导体棒ab向左做切割磁感线运动时,此时磁场方向、运动方向和电流方向又有怎样的空间几何关系 能否从左手定则中受到启发.
提示:导体棒ab向右或者向左做切割磁感线运动时,磁场方向、运动方向和电流方向两两垂直,这种方向关系与右手的掌心方向、大拇指方向和四指方向相对应.
1.内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手掌在同一个 内.让磁感线垂直穿入 ,拇指指向导体运动的方向,这时其余 所指的方向就是感应电流的方向.如图所示.
「知识整合」
垂直
平面
手心
四指
2.适用范围:适用于闭合电路部分导体 产生感应电流的情况.
切割磁感线
1.右手定则与左手定则的比较
·归纳提升·
比较 项目 右手定则 左手定则
作用 判断感应电流的方向 判断通电导体所受安培力的方向(或带电粒子在磁场中运动时的受力方向)
已知 条件 导体的运动方向和磁场方向 电流方向和磁场方向
·归纳提升·
·归纳提升·
2.右手定则与楞次定律的关系
项目 右手定则 楞次定律
研究对象 闭合回路的一部分 整个闭合回路
适用范围 一段导体在磁场中做切割磁感线运动 磁通量变化引起感应电流的各种情况
关系 右手定则是楞次定律的特殊情况
·归纳提升·
3.相互联系
(1)应用楞次定律,必然要用到安培定则.
(2)判断感应电流受到的安培力,可以先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向.
[例5] (右手定则的应用)下列图表示闭合回路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境,导体ab中的感应电流方向为a→b的是(　　)
A
[A] 　　 　 [B] [C]　　　 [D]
【解析】 题图A中ab顺时针转动,由右手定则可知,导体ab中的感应电流方向为a→b,故A正确;题图B中,ab向纸外运动,运用右手定则,知导体ab中的感应电流方向为b→a,故B错误;题图C中穿过回路的磁通量减小,由楞次定律和安培定则知,导体ab中感应电流方向为b→a,故C错误;题图D中导体ab沿导轨向下运动,由右手定则判断知导体ab中的感应电流方向为b→a,故D错误.
·规律总结·
1.如果回路中的一部分导线做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简便,用楞次定律也能进行判断,但较为麻烦.
2.如果导线不动,而磁场相对导线运动,此时仍可用右手定则判断感应电流的方向,但是右手定则中,大拇指所指的方向不是磁场运动的方向,而是磁场运动的反方向,即仍然是导线相对磁场做切割磁感线运动的方向.
[训练2] (多选)如图所示,竖直向下的匀强磁场中,有一个带铜轴的铜盘,用铜刷把盘边缘和轴连接起来,外接一电流表,当铜盘按图示匀速转动时,则
( 　　)
BD
[C]盘面磁通量不变,不产生感应电流
[D]有从盘边缘向盘中心的电流
【解析】 沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线,由右手定则可判定选项B、D正确.
感谢观看第一节　感应电流的方向
[学习目标]
1.通过实验探究影响感应电流方向的因素,培养学生科学探究的能力.(难点)
2.理解楞次定律的内容及其本质,会用楞次定律判断电流的方向.(重点)
3.掌握右手定则,并能熟练应用右手定则判断感应电流的方向,理解右手定则的实质.
4.从能量守恒的视角分析感应电流的产生,深化对能量观念的认识.
知识点一　影响感应电流方向的因素
情境导学
　在研究电磁感应现象的实验中,所需的实验器材如图所示.
某同学设想使线圈L1中电流逆时针(俯视)流动,线圈L2中电流顺时针(俯视)流动,可行的实验操作是什么样的
提示:可以是插入软铁棒,或使变阻器滑片P左移.
探究总结
通过实验探究方案进行实验可得出结论:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同.
易错辨析
(1)当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.(　√　)
(2)感应电流的磁场总与原磁场方向相反.(　×　)
(3)当穿过线圈的磁通量增加时,线圈中产生的电流也一定增大.(　×　)
[例1] (探究影响感应电流方向的因素)(2024·广东深圳高二下期中)某实验小组做“探究影响感应电流方向的因素”实验的装置如图所示.
(1)闭合开关的瞬间,发现电流表G指针向左偏转.电路稳定后,将线圈A快速从线圈B中抽出,电流表G指针将向　　　　(填“左”或“右”)偏转.将图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动,电流表G指针将向　　　　 (填“左”或“右”)偏转.
(2)实验准备过程中,除了查清流入电流表G的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清线圈　　　　 (填“A”或“B”或“A和B”)中导线的绕制方向.
(3)将电源的正、负极对调,电路其他部分不变,再次闭合开关的瞬间,发现电流表G指针将向　　　　(填“左”或“右”)偏转.
【答案】 (1) 右　左　(2)A和B　 (3)右
【解析】 (1)闭合开关的瞬间,此时穿过线圈B的磁通量增加,发现电流表G指针向左偏转.电路稳定后,将线圈A快速从线圈B中抽出,此时穿过线圈B的磁通量增减少,电流表G指针将向右偏转;将题图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动,滑动变阻器接入电路阻值减小,线圈A中的电流增大,穿过线圈B的磁通量增加,电流表G指针将向左偏转.
(2)实验准备过程中,除了查清流入电流表G的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,需要知道线圈B的电流方向,则需要知道穿过线圈B的磁通量的方向,所以需要线圈A的电流方向,故还应查清线圈A和B中导线的绕制方向.
(3)将电源的正、负极对调,电路其他部分不变,再次闭合开关的瞬间,通过线圈A的电流反向,则磁感线反向穿过线圈B,线圈B产生的感应电流反向,发现电流表G指针将向右偏转.
知识点二　楞次定律
情境导学
　如图甲所示,磁铁插入线圈,电流表指针偏转;如图乙所示,磁铁靠近闭合金属圆环,圆环远离磁铁.请解释图中“阻碍”的表现形式.
提示:甲图“增反减同”,乙图“来拒去留”.
知识整合
1.内容:闭合回路中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.
2.能量观点
(1)产生感应电流的过程是其他形式的能量转化为线圈中的电能,电能再转化为回路中的内能的过程.
(2)楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现.
1.对楞次定律的理解
(1)楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.
(2)对“阻碍”的理解
问题 结论
谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻断,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响
2.楞次定律的实质
感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时,产生感应电流,受到安培力作用,导体克服安培力做功从而实现机械能向电能的转化,所以楞次定律的“阻碍”是能量的转化和守恒的体现.
[例2] (对楞次定律的理解)关于楞次定律,下列说法正确的是(　　)
[A] 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
[B]感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化
[C]原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
[D]感应电流的磁场总是与原磁场反向,阻碍原磁场的变化
【答案】 A
【解析】 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,阻碍并不是阻止,只是起到延缓的作用,选项A正确,B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场反向,当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向,选项D错误.
[例3] (利用楞次定律判断感应电流的方向)如图所示,金属线框与直导线AB在同一平面内,直导线中通有电流I,将线框由位置1拉至位置2的过程中,线框中感应电流的方向是(　　)
[A]先顺时针方向,后逆时针方向,再顺时针方向
[B]始终顺时针方向
[C]先逆时针方向,后顺时针方向,再逆时针方向
[D]始终逆时针方向
【答案】 C
【解析】 根据安培定则可得,直导线AB左边的磁场方向垂直纸面向里,右边的磁场方向垂直纸面向外,如图所示.
线框由位置1拉至位置2的过程中,当线框在直导线AB左侧运动时,越靠近导线磁感应强度越大,磁感应强度向里且增大,则磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,为垂直于纸面向外,根据安培定则判断,线框中的电流方向为逆时针方向.当线框右边靠近直导线AB到线框中轴与直导线AB重合时,由于磁场左边向里,右边向外,则穿过线框合磁通量方向向里,大小Φ=Φ里-Φ外减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针方向.当线框中轴与直导线AB重合到线框左边离开直导线AB时,由于磁场左边向里,右边向外,越靠近导线磁感应强度越大,则线框内合磁通量方向向外,且合磁通量大小Φ=Φ外-Φ里增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,感应电流的磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针方向.当线框在直导线AB右侧运动时,由于磁感应强度向外且减小,则磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流磁场方向向外,由安培定则可知感应电流方向为逆时针.从以上分析可知感应电流的方向为先逆时针,后顺时针,再逆时针,C正确.
[训练1] 若该金属线框为abcd,从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,请分别判断一下感应电流的方向.
【答案】 经过 Ⅰ 时,向里的磁通量增加,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向外,由安培定则判断感应电流方向为逆时针方向,为a→b→c→d→a;经过 Ⅱ 时,磁通量不变,则感应电流为0;经过 Ⅲ 时,向里的磁通量减少,据楞次定律知感应电流的磁场方向向里,由安培定则判断感应电流方向为顺时针方向,为a→d→c→b→a.
[例4] (楞次定律在实际生活中的应用) (多选)(2024·广东东莞高二下阶段练习)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁铁,磁铁N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈A在电梯轿厢坠落时能自动闭合(井道底部的线圈B始终闭合),从而减小对箱内人员的伤害.当电梯轿厢坠落到图示位置时,关于该装置,下列说法正确的是(　　)
[A] 从上往下看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
[B]从上往下看,金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
[C]金属线圈A对电梯轿厢下落有阻碍作用,金属线圈B对它没有阻碍作用
[D]金属线圈B有收缩的趋势,金属线圈A有扩张的趋势
【答案】 ABD
【解析】 当电梯坠落至如图所示位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上往下看是逆时针方向,B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上往下看是顺时针方向,A、B正确;结合A、B的分析可知,当电梯坠落至如图所示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,C错误;闭合线圈A中向上的磁场减弱,B中向上的磁场增强,根据楞次定律可知,线圈B有收缩的趋势,A 有扩张的趋势,D正确.
判断感应电流方向的“四步法”
知识点三　右手定则
情境导学
　如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动时,可根据楞次定律判断导体棒ab中的电流方向,此时磁场方向、运动方向和电流方向有怎样的空间几何关系 如果导体棒ab向左做切割磁感线运动时,此时磁场方向、运动方向和电流方向又有怎样的空间几何关系 能否从左手定则中受到启发.
提示:导体棒ab向右或者向左做切割磁感线运动时,磁场方向、运动方向和电流方向两两垂直,这种方向关系与右手的掌心方向、大拇指方向和四指方向相对应.
知识整合
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个平面内.让磁感线垂直穿入手心,拇指指向导体运动的方向,这时其余四指所指的方向就是感应电流的方向.如图所示.
2.适用范围:适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况.
1.右手定则与左手定则的比较
比较 项目 右手定则 左手定则
作用 判断感应电流的方向 判断通电导体所受安培力的方向(或带电粒子在磁场中运动时的受力方向)
已知 条件 导体的运动方向和磁场方向 电流方向和磁场方向
图例
因果 关系 运动电流 电流运动
应用 实例 发电机 电动机
2.右手定则与楞次定律的关系
项目 右手定则 楞次定律
研究对象 闭合回路的一部分 整个闭合回路
适用范围 一段导体在磁场中做切割磁感线运动 磁通量变化引起感应电流的各种情况
关系 右手定则是楞次定律的特殊情况
3.相互联系
(1)应用楞次定律,必然要用到安培定则.
(2)判断感应电流受到的安培力,可以先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向.
[例5] (右手定则的应用)下列图表示闭合回路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境,导体ab中的感应电流方向为a→b的是(　　)
[A] 　　 　 [B]
[C]　　　 [D]
【答案】 A
【解析】 题图A中ab顺时针转动,由右手定则可知,导体ab中的感应电流方向为a→b,故A正确;题图B中,ab向纸外运动,运用右手定则,知导体ab中的感应电流方向为b→a,故B错误;题图C中穿过回路的磁通量减小,由楞次定律和安培定则知,导体ab中感应电流方向为b→a,故C错误;题图D中导体ab沿导轨向下运动,由右手定则判断知导体ab中的感应电流方向为b→a,故D错误.
1.如果回路中的一部分导线做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简便,用楞次定律也能进行判断,但较为麻烦.
2.如果导线不动,而磁场相对导线运动,此时仍可用右手定则判断感应电流的方向,但是右手定则中,大拇指所指的方向不是磁场运动的方向,而是磁场运动的反方向,即仍然是导线相对磁场做切割磁感线运动的方向.
[训练2] (多选)如图所示,竖直向下的匀强磁场中,有一个带铜轴的铜盘,用铜刷把盘边缘和轴连接起来,外接一电流表,当铜盘按图示匀速转动时,则(　　)
[A]中有a→b的电流
[B]中有b→a的电流
[C]盘面磁通量不变,不产生感应电流
[D]有从盘边缘向盘中心的电流
【答案】 BD
【解析】 沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线,由右手定则可判定选项B、D正确.
课时作业(十一)　感应电流的方向
(分值:90分)
(选择题每题6分)
知识点一　探究影响感应电流方向的因素
1.(11分)如图甲是探究“产生感应电流的条件”的实验装置.ab是一根导体杆,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上.
(1)(2分)本实验中,如果　　　　　　　　　,我们就认为有感应电流产生.
(2)(3分)闭合开关后,若导体杆不动,磁铁左右水平运动,电路　　　　(选填“有”或“无”)感应电流.
(3)(每空3分)在探究电磁感应现象的实验中,电流表刻度盘上的零刻度线在正中间,当电池的正极接电流表的右接线柱,电池的负极与电流表的左接线柱相碰时,指针向右偏转.如图乙所示电路,将线圈A放在线圈B中,在合上开关S的瞬间,电流表指针应向　　　　偏转;保持开关闭合,将线圈A从线圈B中拔出时,电流表指针应向　　　　偏转.
【答案】 (1)灵敏电流计的指针偏转　(2)有 (3)左　右
【解析】 (1)因为电路中无电源,所以使灵敏电流计的指针偏转时的电流即为感应电流.
(2)磁体与导体杆有相对水平运动,可产生感应电流.
(3)由实验知:在合上开关S的瞬间,线圈B中的电流从电流表左端进入电表,所以指针向左偏.保持开关闭合,将线圈A从线圈B中拔出时,线圈B中的电流从电流表右端进入电表,所以指针向右偏.
2.(10分)如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置.
(1)(4分)将图中所缺导线补充完整.
(2)(每空2分)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中,电流计指针将　　　　　　(选填“向左偏”或“向右偏”),A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时,电流计指针将　　　　　　(选填“向左偏”或“向右偏”).
(3)(2分)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是　　　　 　(填图中仪器的字母).
【答案】 (1)见解析图　(2)向右偏　向左偏　(3)B
【解析】 (1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可,连接图如图所示.
(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,说明穿过B线圈的磁通量增加,电流计指针向右偏,合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中时,穿过B线圈的磁通量增加,灵敏电流计指针将向右偏;A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时,线圈A中的电流减小,穿过B线圈的磁通量减少,电流计指针将向左偏.
(3)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是线圈B.
知识点二　对楞次定律的理解和应用
3.(2025·广东江门高二下阶段练习)如图所示,软铁环上绕有M、N两个线圈,线圈M与直流电源、电阻和开关S1相连,线圈N与电流表和开关S2相连.下列说法正确的是(　　)
[A] 保持S1闭合,软铁环中的磁场为逆时针方向
[B]保持S1闭合,在开关S2闭合的瞬间,通过电流表的电流由b→a
[C]保持S2闭合,在开关S1闭合的瞬间,通过电流表的电流由a→b
[D]保持S2闭合,在开关S1断开的瞬间,通过电流表的电流由a→b
【答案】 D
【解析】 由右手螺旋定则可以判断出,软铁环中的磁场为顺时针方向,A错误;保持S1闭合,在开关S2闭合的瞬间,N线圈中磁通量不变,没有感应电流产生,B错误;保持S2闭合,在开关S1闭合的瞬间,N线圈中的磁通量增大,根据楞次定律可以判断,通过电流表的电流由b→a,C错误;保持S2闭合,在开关S1断开的瞬间,N线圈中磁通量减小,根据“增反减同”可以判断,通过电流表的电流由a→b,D正确.故选D.
4.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
【答案】 B
【解析】 当同时增大B1、减小B2时,通过金属圆环的总磁通量增加,且方向垂直纸面向里,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外,根据右手螺旋定则知,此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流,A项错误;同理当同时减小B1、增大B2时,金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,B项正确;当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,金属圆环中的总磁通量没有变化,仍然为0,金属圆环中无感应电流产生,C、D项均错误.
5.如图所示,用绝缘细线将金属环悬挂在天花板上,闭合金属环处于静止状态.一根条形磁铁在金属环右边,条形磁铁和金属环轴线重合,条形磁铁向左靠近金属环的过程中(　　)
[A] 金属环向右摆动,同时沿半径方向扩张
[B]金属环向左摆动,同时沿半径方向扩张
[C]金属环向右摆动,同时沿半径方向收缩
[D]金属环向左摆动,同时沿半径方向收缩
【答案】 D
【解析】 条形磁铁向左靠近金属环的过程中,穿过金属环的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,故相互排斥,则金属环将向左摆动(“来拒去留”),因磁通量增大,金属环有收缩趋势(“增缩减扩”),故D正确,A、B、C错误.
6.(2024·广东清远高二期末)广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试运行试验如图1,图2是磁浮的原理图,图2中甲是圆柱形磁铁,乙是用高温超导材料制成的超导圆环,将超导圆环乙水平放在磁铁甲上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中,若甲的N极朝上,在乙放入磁场向下运动的过程中(　　)
[A] 俯视时,乙中感应电流的方向为顺时针方向;当乙稳定后,感应电流消失
[B]俯视时,乙中感应电流的方向为顺时针方向;当乙稳定后,感应电流仍存在
[C]俯视时,乙中感应电流的方向为逆时针方向;当乙稳定后,感应电流消失
[D]俯视时,乙中感应电流的方向为逆时针方向;当乙稳定后,感应电流仍存在
【答案】 B
【解析】 磁悬浮是利用了同性磁极相互排斥的原理,在乙放入磁场向下运动的过程中,圆环内的磁通量增大,由楞次定律可知题图2中超导圆环乙中的感应电流所激发的磁场的N极向下,由右手螺旋定则可知,俯视时感应电流沿着顺时针方向,由于超导体电阻为零,所以当乙稳定后感应电流将仍然存在,A、C、D错误,B正确.
知识点三　右手定则的应用
7.如图所示,四幅图分别表示在匀强磁场中,闭合回路的一部分导体的运动方向与回路中产生的感应电流方向的关系,其中错误的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 A
【解析】 根据右手定则,即让磁感线穿过手掌心,大拇指所指的方向为运动方向,四指所指方向为感应电流的方向.可知选项A中感应电流的方向垂直纸面向外,故A错误;选项B中感应电流方向沿导线向上,故B正确;选项C中感应电流方向垂直纸面向外,故C正确;选项D中感应电流方向沿导线向下,故D正确.
8.为了测量列车运行的速度和加速度的大小,可采用如图甲所示的装置.它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出).当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来.若俯视轨道平面,磁场垂直地面向里(如图乙),P、Q为接测量仪器的端口,则在列车经过线圈的过程中,流经线圈的电流(　　)
[A] 始终沿逆时针方向
[B]先沿逆时针方向,再沿顺时针方向
[C]先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
[D]始终沿顺时针方向
【答案】 B
【解析】 列车带着磁体向右运动到线圈左边后,相当于线圈左边的一段导线向左切割磁感线,根据右手定则可知线圈中的电流沿逆时针方向;磁体离开线圈时,相当于线圈右边的一段导线向左切割磁感线,根据右手定则可知线圈中的感应电流沿顺时针方向,故线圈中的电流先沿逆时针方向,再沿顺时针方向,选项B正确.
9.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体棒ef与导体环接触良好,当ef向右匀速运动时(　　)
[A]圆环中的磁通量不变,环上无感应电流产生
[B]整个环中有顺时针方向的电流
[C]整个环中有逆时针方向的电流
[D]环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流
【答案】 D
【解析】 导体棒ef切割磁感线产生感应电动势,圆环两侧组成外电路,所以环上有感应电流,A错误;根据右手定则可知,ef中产生的感应电流方向为e→f,则环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流,B、C错误,D正确.
(选择题每题9分)
10.(2025·广东惠州高二下阶段练习)如图所示,在桌面上有一个静止铝环,O点为铝环的圆心,O点右侧有一个O′点,O′点在铝环内.在O′点正上方有一N极朝下的条形磁铁,某时刻圆环中产生了如图所示方向的电流I,则此时(　　)
[A] 磁铁竖直向上运动
[B]磁铁水平向右运动
[C]铝环有向右运动的趋势
[D]铝环有收缩的趋势
【答案】 D
【解析】 根据右手螺旋定则可知感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,根据楞次定律可知,通过圆环的磁通量增加,磁铁竖直向上运动或者水平向右运动会导致通过圆环的磁通量减少,A、B错误;根据楞次定律可知为了阻碍磁通量的增加,铝环有向左运动和收缩的趋势,C错误,D正确.故选D.
11.(多选)(2025·广东高二下期中)进入四月后广东地区频繁下雨,某同学在学习完电磁感应原理后,发明了一种利用旋转雨伞产生电流的方法,其原理可以简化为如下模型:沿雨伞边缘绕一绝缘圆环A并使其均匀带电,在雨伞面上再固定一导体环B.(A、B可看作在同一平面内,且伞面绝缘).若伞以顺时针方向变速转动时,B环中产生如图所示方向的感应电流,则(　　)
[A] A环可能带正电且转速不变
[B]A环可能带正电且转速增大
[C]A环可能带负电且转速增大
[D]A环可能带负电且转速减小
【答案】 BD
【解析】 若A环带正电,在转速不变的情况下,产生的磁场不变,无法在B环中产生感应电流,A错误;A环带正电且转速增大时,A环产生的磁感应强度增大,根据安培定则可知,磁场方向垂直纸面向里,结合楞次定律可知,B环内电流产生的磁场方向应垂直纸面向外,再由安培定则可知,B环内的电流为逆时针,B正确;若A环带负电且转速增大,根据安培定则及楞次定律可知,磁场方向垂直纸面向外增加,结合楞次定律可知,B环内的电流产生的磁场方向应垂直纸面向里,再由安培定则可知,B环内的电流为顺时针, C错误;若A环带负电且转速减小,根据安培定则及楞次定律可知,磁场方向垂直纸面向外,磁通量减少,结合楞次定律可知,B环内电流产生的磁场方向应垂直纸面向外,再由安培定则可知, B环产生的感应电流应为逆时针,D正确.故选BD.
12.如图所示,a、b为两弹性金属线圈,线圈a套在通电长线圈外部,线圈b置于通电长线圈的内部.两线圈所在平面都垂直于通电长线圈的轴线,通电长线圈中的电流方向如图所示.当通电长线圈中的电流增大时,对两线圈中的感应电流方向和缩扩情况的说法正确的是(　　)
[A] 自左向右看,线圈a中的感应电流方向为顺时针
[B]自左向右看,线圈b中的感应电流方向为顺时针
[C]线圈a会扩张
[D]线圈b会扩张
【答案】 C
【解析】 通电长线圈中的电流增大时,穿过线圈a的磁通量向右增加,根据楞次定律可知,a中产生的感应电流方向为逆时针(自左向右看);穿过线圈b的磁通量向右增加,根据楞次定律可知,b中产生的感应电流方向为逆时针(自左向右看),选项A、B错误.如图所示,因长线圈外部磁场向左,根据左手定则可知,线圈a的各个小段均受到向外的安培力,有扩张的趋势,选项C正确.同理,因长线圈内部磁场向右,根据左手定则可知,线圈b的各个小段均受到指向圆心向里的安培力,有收缩的趋势,选项D错误.

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