高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第1节 感应电流的方向教学案 鲁科版选修3-2

1、第1节 感应电流的方向1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律，也是判断感应电流方向的依据。2阻碍不是阻止，也不一定是相反，只是延缓了磁通量变化的过程。3判断切割类感应电流方向用右手定则：伸开右手，磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，四指所指的方向就是感应电流的方向。4楞次定律的三种广义描述：阻碍原磁通量变化(增反减同)、阻碍导体相对运动(来拒去留)、阻碍面积变化(增缩减扩)。 一、探究感应电流的方向 1实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图211所示，记录感应电流方向。图2112实验记录图号磁场方向感应电流方向

2、(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加乙向上顺时针向下丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍磁通量的减少丁向上逆时针向上3实验结论(1)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；(2)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。二、楞次定律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。2理解当磁铁靠近导体线圈上端时，穿过线圈的磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，由于同名磁极相互排斥，阻碍磁铁相对线圈向下运动；当磁铁远离线圈上端时，穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，由于异名磁极相互吸

3、引，阻碍磁铁相对线圈向上运动。三、右手定则1内容伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导体运动的方向，其余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的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。1自主思考判一判(1)决定感应电流方向的因素是回路所包围的磁通量的大小。()(2)决定感应电流方向的因素是回路所包围的磁通量的变化情况。()(3)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反。()(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化。()(5)右手定则用于判断感应电流的方向，其四指的指向为导体运动方向。

4、()2合作探究议一议(1)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？提示：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，使其他形式能量转化成电能，这就是感应电流能量的来源。(2)既然当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸，那么线圈中产生磁场的电流方向如何判断呢？提示：安培定则是解决这个疑问的纽带。我们知道通过安培定则可判定通电线圈磁场的方向，那么反过来，知道线圈磁场方向，运用安培定则，也可推出线圈中电流方向。(3)什么情况下应用左手定则，什么情况下应用右手定则？提示：在利用左、右手定则

5、时，一定要明确现象的本质，因动而生电用右手定则，因电而受力用左手定则。右手定则和左手定则在使用时容易混淆，可采用“字形记忆法”：通电导线在磁场中受安培力的作用，“力”字的最后一笔向左，用左手定则；导体切割磁感线产生感应电流，“电”字的最后一笔向右，用右手定则。可简记为力“左”电“右”。 楞次定律的应用1因果关系楞次定律表明感应电流的磁场阻碍产生感应电流的磁场的磁通量的变化，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，即“结果”阻碍“原因”。2“阻碍”的理解3.“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”的作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以

6、下三种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)；(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)；(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。特别提醒(1)阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”。(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相同。(3)涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动。典例某磁场的磁感线如图212所示，有线圈自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上而下看，线圈中的感应电流方向是()图212A

7、始终沿顺时针方向B始终沿逆时针方向C先沿顺时针再沿逆时针方向D先沿逆时针再沿顺时针方向思路点拨解析线圈自图示A位置落至虚线位置过程中，磁场方向向上，向上的磁通量增加，由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向下，应用安培定则可以判断感应电流的方向为顺时针(俯视)。同理可以判断：线圈自图示虚线位置落至B位置过程中，向上的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生逆时针的感应电流(俯视)，故选C。答案C应用楞次定律判断感应电流方向的思路(1)明确研究对象是哪一个闭合电路；(2)明确原磁场的方向；(3)判断穿过闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少；(4)由楞次定律判断感应电流的磁场

8、方向；(5)由安培定则判断感应电流的方向。 1一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213所示位置经过位置到位置，位置和位置都很靠近位置。在这个过程中，线圈中感应电流()图213A沿abcd流动B沿dcba流动C从到是沿abcd流动，从到是沿dcba流动D从到是沿dcba流动，从到是沿abcd流动解析：选A侧视图如图所示，从到向上的磁通量减少，据楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上，用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即沿abcd流动。同理可以判断：从到向下磁通量增加，由楞次定律可得：线圈中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流

9、的方向沿abcd流动，故选A。2.如图214所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()图214A向右摆动B向左摆运C静止 D无法判定解析：选A本题可由两种方法来解决：方法一(电流元法)：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示。分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元。取上、下两小段电流元作为研究对象，由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，故A正确。方法二(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故A正

10、确。3.如图215所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是()图215A一起向左运动B一起向右运动Cab和cd相向运动，相互靠近Dab和cd相背运动，相互远离解析：选C由于在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的，选项C正确。右手定则的应用1楞次定律

11、与右手定则的区别及联系楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁通量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2在电磁感应现象中判断电势高低(或电流方向)时，必须明确应用楞次定律和右手定则所判断的是电源内部的电流方向，在电源内部，电流是从电势低的地方流向电势高的地方，在电源的外部感应电流从电势高处向低处流动。如果电路断路，无感应电流时，可假设电路闭合，先确定感应电流的方向，再确定电势的高低。1一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、

12、R2，框上垂直搁置一根金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图216所示。当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是()图216A穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行解析：选D由右手定则，ab切割磁感线，导体ab中感应电流方向为ab。故D正确。2如图217所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环。在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；为电流表，其一端与金属环相

13、连，一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻()图217A有电流通过电流表，方向是cd；作用于ab的安培力向右B有电流通过电流表，方向是cd；作用于ab的安培力向左C有电流通过电流表，方向是dc；作用于ab的安培力向右D有电流通过电流表，作用于ab的安培力为零解析：选A由金属杆切割磁感线入手分析。金属杆顺时针转动切割磁感线，由右手定则可知，产生由a到b的感应电流，电流由c到d流过电流表，再由左手定则知，此时ab杆受到的安培力向右，故A正确。3(多选)如图218所示为地磁场磁感线的示意图。在北半球，地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平

14、，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2，则()图218A若飞机从西往东飞，U1比U2高B若飞机从东往西飞，U2比U1高C若飞机从南往北飞，U1比U2高D若飞机从北往南飞，U2比U1高解析：选AC我国地处北半球，地磁场有竖直向下的分量，用右手定则判知无论机翼向哪个水平方向切割磁感线，机翼中均产生自右向左的感应电动势，左侧电势高于右侧电势。右手定则、左手定则、安培定则的比较比较项目右手定则左手定则安培定则作用判断感应电流方向判断通电导体或运动电荷受力方向判断磁场方向已知条件已知切割磁感线方向和磁场方向已知电流方向和磁场方

15、向已知通电电流方向图例因果关系运动电流电流运动电流磁场应用实例发电机电动机特别提醒(1)因电而生磁(IB)安培定则。(2)因电而受力(I、BF安)左手定则。(3)因动而生电(v、BI)右手定则。可简记为“左力右电安磁”。1如图219所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里。圆形金属环B正对电磁铁A，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，下列说法正确的是()图219AMN中电流方向NM，B被A吸引BMN中电流方向NM，B被A排斥CMN中电流方向MN，B被A吸引DMN中电流方向MN，B被A排斥解析：选BMN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NM，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场

16、方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥。B正确，A、C、D错误。2. (多选)如图2110所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属轨道，轨道跟在轨道平面内的圆形线圈P相连，要使与在同一平面内所包围的小闭合线圈Q内产生顺时针方向的感应电流，导线ab的运动情况可能是()图2110A匀速向右运动 B加速向右运动C减速向右运动D加速向左运动解析：选CD当ab向右运动时，根据右手定则可判断出产生的感应电流方向是abPa，是顺时针方向，由右手螺旋定则可判知P中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向里，所以当ab向右减速运动时，可使穿过Q的向里的磁通量减小，从

17、而使Q中产生顺时针方向的电流；当ab向左运动时，同理可判断P中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向外，所以当ab向左加速运动时，可使穿过Q的向外的磁通量增大，从而使Q中产生顺时针方向的感应电流。故选项C、D正确。1根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是()A与引起感应电流的磁场方向相同B与引起感应电流的磁场方向相反C阻碍引起感应电流的磁通量的变化D阻碍引起感应电流的磁通量解析：选C根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化，反过来说，如果磁通量不发生变化，就没有感应电流的产生，故C选项正确。2.如图1所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方。有一条形磁铁(N极朝上， S极朝下)由

18、静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()图1A总是顺时针B总是逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针解析：选C磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，则导体环中先是向上的磁通量增加，磁铁过中间以后，向上的磁通量减少，根据楞次定律，产生的感应电流先顺时针后逆时针，选项C正确。3.如图2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，现在用一水平向右的力F拉动垂直于导轨放置的导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法中正确的是()图2感应电流方向为N

19、M感应电流方向为MN安培力方向水平向左安培力方向水平向右ABC D解析：选A正确应用右手定则和左手定则。由右手定则易知，MN中感应电流方向为NM。再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直于导体棒水平向左。故说法正确。4.如图3所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中()图3A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大解析：选B据安培定则知通电直导线下方的磁场方向垂直纸面向里，且距离导线越远，磁场越弱，因此线框由静止释放下落的过程中磁通量一直变小，A错；据楞次定

20、律可知线框中感应电流方向保持不变，B对；据楞次定律推论可得线框所受安培力的合力向上，C错；安培力做负功，线框的机械能减少，D错。5.如图4所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源，在接通电源的瞬间，A、C两环()图4A都被B吸引B都被B排斥CA被吸引，C被排斥DA被排斥，C被吸引解析：选B在接通电源的瞬间，环B可等效为一短小的条形磁铁。左边为N极，右边为S极，穿过A、C环的磁通量在增加。两环A、C为了阻碍磁通量的增加，都应朝环B外部磁场较小的方向运动，即A向左运动而C向右运动，两环都受到B环的排斥作用。6. (多选)如图5所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒

21、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()图5AP、Q将相互靠拢B磁铁的加速度仍为gCP、Q将相互远离D磁铁的加速度小于g解析：选AD当磁铁向下运动时，闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出P、Q将相互靠拢，故A正确，B错误；磁铁受向上的斥力，故磁铁的加速度小于g，所以C错误，D正确。7(多选)如图6所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜质圆环用绝缘丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()图6A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反

22、D安培力方向始终沿水平方向解析：选AD圆环从位置a运动到磁场分界线前，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流为顺时针；再摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，所以A正确；由于圆环所在处的磁场，上下对称，所受安培力竖直方向平衡，因此总的安培力沿水平方向，故D正确。8(多选)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图7所示，当磁场以的变化率增强时，则()图7A线圈中感应电流方向为acbdaB线圈中产生的电动势EC线圈中a点电势高于b点电势D线圈中a、b两点间的电势差为解析：选AB根据楞次定律可

23、知，A正确。线圈中产生的电动势E，B正确。线圈左边的一半相当于电源，在电源内部电流沿逆时针方向，所以a点电势低于b点电势，C错误。线圈右边的一半相当于外电路，a、b两点间的电势差相当于路端电压，其大小U，D错误。9如图8所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0L。先将线框拉到如图所示的位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦力。下列说法正确的是()图8A金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcdaB金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcbaC金

24、属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D金属线框最终将在磁场内来回摆动解析：选D在线框进入磁场过程中，由楞次定律可判得线框中感应电流方向为adcba。而在线框离开磁场过程中，同样由楞次定律可判得感应电流方向为abcda，所以A、B项均错误。因为线框在进入和离开磁场过程中，线框中产生了感应电流，通过电阻发热而损耗一部分能量，则动能会逐渐减少，所以速度会逐渐减小，所以选项C错误。线框在磁场中摆动过程中，由于磁通量不再发生变化，回路中不再产生感应电流，没有内能的产生，只有机械能的转化与守恒，所以线框最终会在磁场中做往复运动，则选项D正确。10一直升机悬停在南半球的地磁极上空，该处的地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B，直升机螺旋桨叶片长度为l，螺旋桨的转速为n，逆着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图9所示，如果忽略a到转轴中心的距离，用E表示每个叶片上的感应电动势，则()图9AEnl2B，且a点电势低于b点电势BE2nl2B，且a点电势低于b点电势CEnl2B，且a点电势高于b点电势DE2nl2B，且a点电势高于b点电势解析：选C由题意可知产生的感应电动势为EBlvBl2，又2n，故Enl2B，根据右手定则可判断a点相当于电源正极，因此a点电势高于b点电势。选项C正确。11.如图10所示，水平的