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(共44张PPT)
1　楞次定律
课时2　楞次定律
素养 目标定位
目标素养
1.通过探究楞次定律的实验,理解楞次定律的内容及其本质
2.通过右手定则和楞次定律的对比,理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式
知识概览
课前 基础认知
一、楞次定律
1.内容: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。
当磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,将机械能转化为感应电流的电能。
2.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。
微思考 某工地发生了一起事故,一施工
电梯突然失控从高处坠落,此次电梯坠
落事故导致了一些人员伤亡。为了防止
类似意外发生,某课外研究性学习小组积
极投入到如何防止电梯坠落的设计研究
中,所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示,在电梯轿厢上安装上永久磁体,电梯的井壁上铺设线圈,该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。你认为这样是否会起到一定的避险作用
提示:带有磁体的电梯在穿过闭合线圈的过程中,线圈内磁场的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁体的相对运动。
二、右手定则
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。
微判断 (1)导体棒不垂直切割磁感线时,也可以用右手定则判断感应电流方向。(　　)
(2)凡可以用右手定则判断感应电流方向的,均能用楞次定律判断。(　　)
(3)右手定则即右手螺旋定则。(　　)
√
√
×
课堂 重难突破
一 楞次定律的理解与应用
问题探究
如图所示,当开关S接通或断开时,线圈A、B中分别产生了什么方向的感应电流
提示:根据楞次定律判定,接通时,从左向右看,A、B中感应电流方向均为顺时针;断开时,从左向右看,均为逆时针。
归纳总结
1.对楞次定律的理解。
(1)楞次定律中有两个磁场:一是引起感应电流的磁场,即原磁场;二是感应电流的磁场(或感应磁场)。
(2)定律中的因果关系:闭合电路磁通量的变化是产生感应电流的原因,结果是出现了感应磁场而“阻碍”原磁场的变化。
(3)从能量转化的角度看楞次定律:感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的导体(或磁体)间的相对运动,即引起感应电流的导体(或磁体)靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功,外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式的能转化为电能的过程。
(4)楞次定律中“阻碍”的含义。
2.应用楞次定律判断感应电流“四步法”。
典型例题
【例1】 (2024·江苏卷)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a处在匀强磁场中。现将线圈a从磁场中匀速拉出,线圈a、b中产生的感应电流方向分别是(　　)
A.顺时针,顺时针 B.顺时针,逆时针
C.逆时针,顺时针 D.逆时针,逆时针
答案:A
解析:将线圈a从磁场中匀速拉出的过程中,穿过线圈a的磁通量在减小,根据楞次定律可知线圈a中产生的感应电流方向为顺时针。由于线圈a从磁场中匀速拉出,则线圈a中产生的电流为恒定电流,线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大,可得线圈b中产生的感应电流方向为顺时针。选项A正确。
【例2】 如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　)
A.S增大,l变长
B.S减小,l变短
C.S增大,l变短
D.S减小,l变长
答案:D
解析:当通电导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律的推论,感应电流要反抗磁通量的增大,一是用缩小面积的方式进行反抗,二是用远离直导线的方式进行反抗,选项D正确。
规律总结
楞次定律的推广应用
楞次定律中“阻碍”的主要表现形式: (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。 (2)阻碍相对运动——“来拒去留”。 (3)线圈面积变化趋势——“增缩减扩”。 (4)阻碍原电流的变化——“增反减同”。
【例3】 如图所示,在水平桌面上有一金属圆环,在它圆心正上方有一条形磁体(下端为N极),当条形磁体下落时,可以判定
(　　)
A.环中将产生俯视逆时针的感应电流
B.环有面积扩大的趋势
C.环对桌面的压力将减小
D.磁体将受到竖直向下的电磁作用力
答案:A
解析:当条形磁体下落时,金属圆环中的磁通量向下增大,由楞次定律可知,环中将产生俯视逆时针的感应电流,选项A正确。根据楞次定律中的“增缩减扩”“来拒去留”,则环有缩小的趋势来阻碍磁通量的增加,环有远离磁体的趋势来阻碍磁通量的增加,所以环对桌面的压力将增大;环反作用给磁体的作用力向上以阻碍磁体靠近来阻碍自身磁通量的增加,选项B、C、D错误。
二 右手定则的理解与应用
问题探究
如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图所示。左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在垂直于导轨方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中。当金属棒向右匀速运动时,比较a点与b点电势的高低,c点与d点电势的高低。
提示:金属棒匀速向右运动切割磁感线,产生恒定感应电动势,由右手定则判断出电流由a→b,b点电势高于a点电势,c、d端不产生感应电动势,c点与d点等势。
归纳总结
1.适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动。
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源。
3.右手定则、左手定则、楞次定律的比较。
(1)右手定则与左手定则。
比较项 右手定则 左手定则
作用 判断感应电流的方向 判断通电导体所受磁场力的方向
已知条件 已知导体运动方向和磁场方向 已知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。
比较项 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确定感应电流受到的安培力方向时,有时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。
典型例题
【例4】 下列图中表示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(　　)
答案:A
解析:题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线,应用右手定则判断可得,A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流方向沿a→d→c→b→a,D中电流方向为b→a,故选项A符合题意。
规律方法
“一定律三定则”的应用技巧
比较项 楞次定律 安培定则 左手定则 右手定则
适用
场合 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向
因果
关系 因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感) 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电(v、B→I感)
成 果 验 收 站
1.关于楞次定律,下列说法正确的是(　　)
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用
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跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
答案:A
解析:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确。闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,选项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。当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向,当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向,选项D错误。
2.如图所示电路,若将滑动变阻器滑片向上移动,则a、b环中感应电流的方向是(　　)
A.a环顺时针,b环顺时针
B.a环顺时针,b环逆时针
C.a环逆时针,b环顺时针
D.a环逆时针,b环逆时针
答案:C
解析:电路中电流的方向为逆时针方向,由安培定则可知,在a处的磁场方向向外,在b处的磁场方向向里;当滑动变阻器滑片向上移动时,接入电路中的电阻值增大,所以电路中的电流减小,则向外穿过a的磁通量减小,由楞次定律可知,a环产生的感应电流的方向为逆时针方向;同时向里穿过b的磁通量也减小,由楞次定律可知,b环产生的感应电流的方向为顺时针方向。选项C正确。
3.如图,水平光滑桌面(纸面)上两根长直导线M、N相互垂直固定放置,两者彼此绝缘,M通有向上的电流,N通有向右的电流,桌面上4个相同的圆形金属线框a、b、c、d分别放在两导线交叉所形成的编号为1、2、3、4的区域内,每个线框距两导线的距离均相同。当两导线中的电流都由I突然增大到2I时,(　　)
A.a向左下方运动
B.b向右下方运动
C.c向左下方运动
D.d向右下方运动
D
解析:根据右手螺旋定则可知,a、c中磁场为0,b中磁场向外,d中磁场向里。两导线中的电流都由I突然增大到2I时,根据楞次定律可知b向左上方运动,d向右下方运动,a、c线框不动,选项D正确,A、B、C错误。
4.如图所示,边长为d的正方形线圈从位置A开始向右运动,并穿过宽度为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B,则(　　)
A.线圈进入磁场过程中,感应电流的方向为逆时针方向;线圈离开磁场的过程中,感应电流的方向为顺时针方向
B.整个过程,线圈中始终没有感应电流
C.整个过程,线圈中始终有感应电流
D.线圈进入磁场和离开磁场的过程中,
均有感应电流,且方向都是逆时针方向
答案:A
解析:由右手定则可知,线圈进入磁场过程中,线圈中感应电流沿逆时针方向;线圈离开磁场过程中,感应电流沿顺时针方向,选项D错误,A正确。在线圈进入或离开磁场的过程中,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生;线圈完全在磁场中时,穿过线圈的磁通量不变,没有感应电流产生,选项B、C错误。
5.如图所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是(　　)
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向
B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向
C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向
D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向
答案:D
解析:金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向为逆时针;由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则T中磁通量减小,由楞次定律可判断,T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针,选项D正确。
6.某同学学习了电磁感应相关知识后,做了探究性实验:将闭合线圈按图示方式放在电子秤上,手握条形磁体静止在线圈的正上方,此时电子秤的示数为m0。当磁体远离线圈时(　　)
A.线圈中产生的电流沿顺时针方向(俯视)
B.线圈有扩张的趋势
C.电子秤的示数等于m0
D.电子秤的示数大于m0
答案:B
解析:将磁体远离线圈时,穿过线圈的磁通量向上减少,根据楞次定律和安培定则可判断,线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视),选项A错误。穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,线圈有扩张的趋势,选项B正确。磁体远离线圈,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,线圈与磁体相互吸引,导致电子秤的示数小于m0,选项C、D错误。

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