新高中物理 第一章 2 感应电流的方向课件 粤教版选修32.ppt

第一章 电磁感应 目标定位 1 正确理解楞次定律的内容及其本质 2 掌握右手定则 并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式 3 能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向 学案2感应电流的方向 知识探究 自我检测 一 楞次定律 问题设计 根据如图1甲 乙 丙 丁所示进行电路图连接与实验操作 并填好实验现象记录表格 知识探究 图1 向下 向上 向下 向上 增加 减少 减少 向上 向下 向下 向上 相反 相反 相同 相同 1 分析感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同 什么时候相反 什么时候相同 感应电流的磁场对原磁场磁通量变化有何影响 答案不一定 有时相反 有时相同 闭合回路中原磁场的磁通量增加时 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反 闭合回路中原磁场的磁通量减少时 感应电流产生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磁通量的变化 2 当磁铁靠近或远离线圈时两者的相互作用有什么规律 答案当条形磁铁插入时 磁铁与线圈的磁极是同名磁极相对 当条形磁铁拔出时 磁铁与线圈的磁极是异名磁极相对 即 两者靠近时 相互排斥 两者远离时 相互吸引 感应电流总要阻碍原磁场的相对运动 要点提炼 1 楞次定律 感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化 2 楞次定律中 阻碍 的含义 1 谁在阻碍 的磁场 2 阻碍什么 阻碍的是穿过回路的 而不是磁通量本身 引起感应电流的 感应电流 磁通量的变化 3 如何阻碍 当原磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向 当原磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向 阻碍 不一定是感应电流的磁场与原磁场的方向相反 而是 增反减同 4 阻碍效果 阻碍并不是阻止 最终增加的还增加 减少的还减少 只是了原磁场的磁通量的变化 3 从相对运动的角度看 感应电流的效果是阻碍 来拒去留 相反 相同 延缓 相对运动 延伸思考 电磁感应过程中有电能产生 该电能是否凭空增加 从能量守恒的角度如何解释 答案从能量守恒的角度来看 感应电流的磁场总是在阻碍着它自己的产生 为了维持感应电流 就必须克服这个阻碍作用而做功 使其他形式的能量转化成电能 这就是感应电流能量的来源 二 楞次定律的应用 问题设计 在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd 如图2所示 当直导线中的电流i逐渐减小时 试判断线圈中感应电流的方向 请从解答此题的实践中 体会用楞次定律判定感应电流方向的具体思路 答案线圈abcd中感应电流方向为顺时针 若要判定感应电流方向 需先弄清楚感应电流的磁场方向 若要根据楞次定律 阻碍 的含义 则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况 图2 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 1 明确研究对象是哪一个闭合电路 2 明确的方向 3 判断闭合电路内原磁场的是增加还是减少 4 由判断感应电流的磁场方向 5 由判断感应电流的方向 要点提炼 原磁场 磁通量 楞次定律 安培定则 三 右手定则 问题设计 如图3所示 导体棒ab向右做切割磁感线运动 1 请用楞次定律判断感应电流的方向 答案感应电流的方向a d c b a 图3 2 能否找到一种更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电流的方向呢 提示 研究电流i的方向 原磁场b的方向 导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系 答案可以用右手定则来判断 1 内容 伸开右手 让拇指跟其余四个手指 并且都跟手掌在同一个平面内 让磁感线从手心 拇指指向导体的方向 其余四指所指的方向就是的方向 2 右手定则是楞次定律的特例 1 楞次定律适用于各种电磁感应现象 对于磁感应强度b随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便 要点提炼 垂直 进入 运动 感应电流 2 右手定则只适用于导体在磁场中做运动的情况 3 当切割磁感线时四指的指向就是的方向 即的方向 注意等效电源的正 负极 切割磁感线 感应电流 感 应电动势 典例精析 一 对楞次定律的理解 例1关于楞次定律 下列说法中正确的是 a 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强b 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱c 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化d 感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 d 二 楞次定律的应用 例2如图4所示 通电直导线旁边同一平面内有一矩形线圈abcd 则 a 若线圈向右平动 其中感应电流方向是a b c d ab 若线圈竖直向下平动 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 ad 当线圈向导线靠近时 其中感应电流方向是a b c d a 图4 解析先由右手螺旋定则判断出通电直导线产生的原磁场在线圈处垂直纸面向里 当线圈向右平动时 通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 a错 若线圈竖直向下平动时 磁通量不变 无感应电流产生 b正确 当线圈以ad边为轴转动时 其中感应电流方向是a d c b a c错 当线圈向导线靠近时 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 d正确 故选b d 答案bd 针对训练如图5所示 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中 将它从匀强磁场中匀速拉出 以下说法中正确的是 a 向左和向右拉出时 环中感应电流方向相反b 向左和向右拉出时 环中感应电流方向都是沿顺时针方向c 向左和向右拉出时 环中感应电流方向都是沿逆时针方向d 当圆环全部处在磁场中运动时 也有感应电流产生 图5 解析圆环中感应电流的方向 取决于圆环中磁通量的变化情况 向左或向右将圆环拉出磁场的过程中 圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少 根据楞次定律可知 感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同 即都垂直纸面向里 应用安培定则可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向 圆环全部处在磁场中运动时 虽然导线做切割磁感线运动 但环中磁通量不变 只有在圆环离开磁场过程中 环的一部分在磁场中 另一部分在磁场外 环中磁通量才发生变化 环中才有感应电流 b选项正确 答案b 三 右手定则的应用 例3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 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中电流沿a d c b a方向 d中电流方向为b a 故选a 答案a 课堂要点小结 1 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 1 2 3 4 自我检测 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 1 2 3 4 当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向 当原磁场减弱时跟原磁场同向 选项d错误 答案a 1 2 3 4 2 楞次定律的应用 双选 磁场垂直穿过一个圆形线圈 由于磁场的变化 在线框中产生顺时针方向的感应电流 如图6所示 则以下说法正确的是 a 若磁场方向垂直线圈向里 则此磁场的磁感应强度是在增强b 若磁场方向垂直线圈向里 则此磁场的磁感应强度是在减弱c 若磁场方向垂直线圈向外 则此磁场的磁感应强度是在增强d 若磁场方向垂直线圈向外 则此磁场的磁感应强度是在减弱 1 2 3 4 图6 解析所产生的感应电流为顺时针方向 由安培定则知感应电流的磁场垂直纸面向里 由楞次定律中的 增反减同 可知 原因可能是方向垂直纸面向里的磁场正在减弱或是方向垂直纸面向外的磁场正在增强 正确答案应选b c 答案bc 1 2 3 4 3 楞次定律的应用 如图7所示 在水平面上有一个闭合的线圈 将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中 在磁铁进入线圈的过程中 线圈中会产生感应电流 磁铁会受到线圈中电流的作用力 若从线圈上方俯视 关于感应电流和作用力的方向 以下判断正确的是 a 若磁铁的n极向下插入 线圈中产生顺时针方向的感应电流b 若磁铁的s极向下插入 线圈中产生顺时针方向的感应电流 1 2 3 4 图7 c 无论n极向下插入还是s极向下插入 磁铁都受到向下的引力d 无论n极向下插入还是s极向下插入 磁铁都受到向上的斥力解析若磁铁的n极向下插入 穿过线圈的磁通量增加 磁场方向向下 根据楞次定律可知 感应磁场方向向上 由安培定则知 线圈中产生逆时针方向的感应电流 故a错误 若磁铁的s极向下插入 穿过线圈的磁通量增加 磁场方向向上 根据楞次定律可知 感应磁场方向向下 由安培定则知 线圈中产生顺时针方向的感应电流 故b正确 1 2 3 4 通电线圈的磁场与条形磁铁相似 根据安培定则判断可知 当n极向下插入时 线圈上端相当于n极 当s极向下插入时 线圈上端相当于s极 存在斥力 故c错误 d正确 答案bd 1 2 3 4 4 右手定则的应用 如图8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