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文档简介
1、1成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-2 电磁感应电磁感应第四章第四章第三节楞次定律第三节楞次定律 第四章第四章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位在实验探究的基在实验探究的基础上,理解楞次础上,理解楞次定律定律知道楞次定律符知道楞次定律符合能量守恒合能量守恒能灵活应用楞次能灵活应用楞次定律解答有关问定律解答有关问题题课堂情景切入
2、课堂情景切入在电磁感应现象中,大家是否注意到在不同的情况下感应在电磁感应现象中,大家是否注意到在不同的情况下感应电流的方向是不同的电流的方向是不同的(如图所示如图所示),感应电流的方向取决于哪些,感应电流的方向取决于哪些因素?究竟怎样判断感应电流的方向呢?因素?究竟怎样判断感应电流的方向呢?知识自主梳理知识自主梳理1实验探究实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、极、S极插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流的方向。极插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流的方向。探究感应电流的方向探究感应电流的方向 2分析归纳分析归纳(1)线圈
3、内磁通量增加时线圈内磁通量增加时(图甲、乙图甲、乙)(2)线圈中磁通量减少时线圈中磁通量减少时(图丙、丁图丙、丁)图号图号 磁场方向磁场方向感应电流感应电流方向方向(俯视俯视)感应电流感应电流的磁场方向的磁场方向归纳总结归纳总结甲甲_逆时针逆时针_感应电流的磁感应电流的磁场场_磁磁通量的增加通量的增加乙乙_顺时针顺时针_图号图号 磁场方向磁场方向感应电流感应电流方向方向(俯视俯视)感应电流感应电流的磁场方向的磁场方向归纳总结归纳总结丙丙_顺时针顺时针_感应电流的磁感应电流的磁场场_磁通磁通量的减少量的减少丁丁_逆时针逆时针_向下向下向上向上向上向上向下向下阻碍阻碍向下向下向下向下向上向上向上向
4、上阻碍阻碍3.实验结论实验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方向_ (A.相同相同B相反相反);当穿过线圈的磁通量减少;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时,感应电流的磁场与原磁场的方向_(A.相同相同B相相反反)。BA楞次定律楞次定律 1内容内容感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要_引起感应电流的引起感应电流的_。2另一种表达另一种表达感应电流的效果,总是要感应电流的效果,总是要_产生感应电流的原因。产生感应电流的原因。阻碍阻碍磁通量的变化磁通量的
5、变化反抗反抗1内容内容伸开右手,使拇指与其余四个手指伸开右手,使拇指与其余四个手指_,并且都与手掌,并且都与手掌在同一个在同一个_。让磁感线从。让磁感线从_进入,并使拇指指向进入,并使拇指指向_的方向,这时的方向,这时_的方向就是感应电的方向就是感应电流的方向。流的方向。2适用情况适用情况适用于闭合电路部分导体适用于闭合电路部分导体_产生感应电流产生感应电流的情况。的情况。右手定则右手定则 垂直垂直平面内平面内手心手心导线运动导线运动四指所指四指所指切割磁感线切割磁感线重点难点突破重点难点突破一、对楞次定律的理解一、对楞次定律的理解1因果关系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
6、量发生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,原因产生结果,结果反过变化是原因,产生感应电流是结果,原因产生结果,结果反过来影响原因。来影响原因。2对楞次定律中对楞次定律中“阻碍阻碍”的理解的理解谁阻碍谁谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁原磁场场)的磁通量的变化的磁通量的变化阻碍什么阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身如何阻碍如何阻碍当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁
7、场磁通量减少时,感原磁场的方向相反;当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增增反减同反减同”结果如何结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行种变化将继续进行特别提醒:特别提醒:楞次定律中的楞次定律中的“阻碍阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在克服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化为电能。反映,在克服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化为电能。3楞次定律的推广楞次定律的推广对楞次定律中对楞次定律中“阻碍阻碍”的含义可以推广为感应电
8、流的效果的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因:总是阻碍产生感应电流的原因:(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化“增反减同增反减同”;(2)阻碍相对运动阻碍相对运动“来拒去留来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)“增反减同增反减同”。特别提醒:特别提醒:如果问题不涉及感应电流的方向,则用楞次定律的推广含如果问题不涉及感应电流的方向,则用楞次定律的推广含义进行研究,可以使分析问题的过程简化。义进行研究,可以使分析问题的过程简化。4楞次定律与右手定则的比较楞次
9、定律与右手定则的比较名称名称比较项目比较项目楞次定律楞次定律右手定则右手定则研究对象研究对象整个闭合回路整个闭合回路闭合电路中切割磁闭合电路中切割磁感线运动的部分导感线运动的部分导体体适用范围适用范围适用于由磁通量适用于由磁通量变化引起感应电变化引起感应电流的各种情况流的各种情况适用于一段导体在适用于一段导体在磁场中做切割磁感磁场中做切割磁感线运动线运动5楞次定律的使用步骤楞次定律的使用步骤答案:答案:D解析:解析:A.在磁铁在磁铁S极上升过程中,穿过圆环的磁场方向向极上升过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律上,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量变
10、小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故A错错误;误;B.在磁铁在磁铁S极下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在极下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故B错误;错误;C.在磁铁在磁铁N极上升过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁远极上升过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律可知,从上向
11、离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故C错误;错误;D.在磁铁在磁铁N极下落过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁靠近圆环极下落过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,从上向下看,时,穿过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故圆环中的感应电流沿逆时针方向,故D正确。正确。二、右手定则与左手定则的比较二、右手定则与左手定则的比较比较项目比较项目右手定则右手定则左手定则左手定则作用作用判断感应电流方向判断感应电流方向判断
12、通电导体所判断通电导体所受磁场力的方向受磁场力的方向已知条件已知条件已知切割运动方已知切割运动方向和磁场方向向和磁场方向已知电流方向已知电流方向和磁场方向和磁场方向图例图例因果关系因果关系运动运动电流电流电流电流运动运动应用实例应用实例发电机发电机电动机电动机AAB中感应电流的方向为中感应电流的方向为A到到BBAB中感应电流的方向为中感应电流的方向为B到到ACCD向左移动向左移动DCD向右移动向右移动答案:答案:AD解析:解析:由右手定则可判断由右手定则可判断AB中感应电流中感应电流AB,CD中电流中电流CD,由左手定则可判定,由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而向右运受到向右的安培力作
13、用而向右运动。动。三、三、“一定律三定则一定律三定则”的应用技巧的应用技巧1应用现象与规律比较应用现象与规律比较基本现象基本现象应用的定则或定律应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场运动电荷、电流产生磁场安培定则安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则左手定则电电磁磁部分导体做切割磁感线运动部分导体做切割磁感线运动右手定则右手定则感感应应闭合回路磁通量变化闭合回路磁通量变化楞次定律楞次定律2应用技巧应用技巧无论是无论是“安培力安培力”还是还是“洛伦兹力洛伦兹力”,只要是,只要是“力力”都用都用左手判断。左手判断。“电生磁电生磁”或或“磁生电磁生电”均用右手判断。
14、均用右手判断。答案:答案:在开关合上的瞬间,阴极射线向下偏转,小磁针的在开关合上的瞬间,阴极射线向下偏转,小磁针的N极向纸内偏转;当线圈极向纸内偏转;当线圈A内的电流稳定以后,阴极射线不偏内的电流稳定以后,阴极射线不偏转,小磁针又回到原来的位置。转,小磁针又回到原来的位置。解析:解析:在开关合上的瞬间,线圈在开关合上的瞬间,线圈A内有了由小变大的电内有了由小变大的电流,根据安培定则可判断出此时线圈流,根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场。由楞次定律可知,线圈小变大的向右的磁场。由楞次定律可知,线圈B内感应电流的内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的
15、磁场在线圈磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加,即线内的磁通量的增加,即线圈圈B内感应电流的磁场方向是向左的。由安培定则可判断出线内感应电流的磁场方向是向左的。由安培定则可判断出线圈圈B内感应电流流经内感应电流流经CD时的方向是由时的方向是由C到到D。再由安培定则可。再由安培定则可以知道直导线以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里,上方是垂直纸面向外,因此,阴极射线向下偏转,小面向里,上方是垂直纸面向外,因此,阴极射线向下偏转,小磁针磁针N极应该向纸内偏转。线圈极应该向纸内偏转。线圈A内电流稳定后,内电流稳定后,CD内不再
16、有内不再有感应电流,所以,阴极射线不偏转,小磁针又回到原来位置。感应电流,所以,阴极射线不偏转,小磁针又回到原来位置。考点题型设计考点题型设计应用楞次定律判定感应电流的方向应用楞次定律判定感应电流的方向 A先顺时针后逆时针先顺时针后逆时针B先逆时针后顺时针先逆时针后顺时针C先逆时针后顺时针,然后再逆时针先逆时针后顺时针,然后再逆时针D先顺时针后逆时针,然后再顺时针先顺时针后逆时针,然后再顺时针解析:解析:根据通电直导线周围磁感线的特点,检测线圈由远根据通电直导线周围磁感线的特点,检测线圈由远处移至直导线正上方时,穿过线圈的磁场有向下的分量,磁通处移至直导线正上方时,穿过线圈的磁场有向下的分量,
17、磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则,线圈中的电流方向量先增加后减小,由楞次定律和安培定则,线圈中的电流方向先逆时针后顺时针,当检测线圈由直导线正上方移至远处时,先逆时针后顺时针,当检测线圈由直导线正上方移至远处时,穿过线圈的磁场有向上的分量,磁通量先增加后减小,由楞次穿过线圈的磁场有向上的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。所以定律和安培定则,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。所以C正确。正确。答案:答案:CA. 若磁场方向垂直线框向里,则可能是此磁场的磁感应强若磁场方向垂直线框向里,则可能是此磁场的磁感应强度在增强度在增强B. 若磁场方向垂
18、直线框向里,则可能是弹性线框面积增大若磁场方向垂直线框向里,则可能是弹性线框面积增大C. 若磁场方向垂直线框向外,且可能是此磁场的磁感应强若磁场方向垂直线框向外,且可能是此磁场的磁感应强度在减弱度在减弱D. 若磁场方向垂直线框向外,则可能是弹性线框面积增大若磁场方向垂直线框向外,则可能是弹性线框面积增大答案:答案:D解析:解析:A.若磁场方向垂直线框向里,当磁感应强度增大若磁场方向垂直线框向里,当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中感应电时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中感应电流沿逆时针方向,故流沿逆时针方向,故A错误;错误;B.若磁场方向垂直线框向里,
19、当若磁场方向垂直线框向里,当弹性线框面积增大时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可弹性线框面积增大时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中感应电流沿逆时针方向,故知,线圈中感应电流沿逆时针方向,故B错误;错误;C.若磁场方向若磁场方向垂直线框向外,当磁感应强度减弱时,穿过线圈的磁通量减垂直线框向外,当磁感应强度减弱时,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,线圈中感应电流沿逆时针方向,故小,由楞次定律可知,线圈中感应电流沿逆时针方向,故C错错误;误;D.若磁场方向垂直线框向外,当弹性线框面积扩大时,穿若磁场方向垂直线框向外,当弹性线框面积扩大时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈
20、中感应电流沿逆过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中感应电流沿逆顺针方向,故顺针方向,故D正确。正确。右手定则的应用右手定则的应用 A电阻电阻R中有中有QRP方向的感应电流方向的感应电流B电阻电阻R中有中有PRQ方向的感应电流方向的感应电流C穿过圆盘的磁通量始终没有变化,电阻穿过圆盘的磁通量始终没有变化,电阻R中无感应电中无感应电流流D调换磁铁的调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向,极同时改变金属盘的转动方向,R中中感应电流的方向也会发生改变感应电流的方向也会发生改变解析:解析:对圆盘来说,从圆心到边上边缘可以理解成为有无对圆盘来说,从圆心到边上边缘可以理解成为有无数根辐向分布的导体
21、,每根导体都与负载电阻数根辐向分布的导体,每根导体都与负载电阻R构成闭合电构成闭合电路,每根导体都处在蹄形磁铁形成的磁场中,当圆盘按图示方路,每根导体都处在蹄形磁铁形成的磁场中,当圆盘按图示方向转动时,根据右手定则,可知产生由圆心到边缘的感应电向转动时,根据右手定则,可知产生由圆心到边缘的感应电流,即电阻流,即电阻R中有中有PRQ方向的感应电流,故方向的感应电流,故A、C错错B正正确;当调换磁铁的确;当调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向,根据右极同时改变金属盘的转动方向,根据右手定则,可判定手定则,可判定R中感应电流的方向不变,中感应电流的方向不变,D错误。错误。答案:答案:B答案:答
22、案:A解析:解析:题目中导体做切割磁感线运动,先由感应电流产生题目中导体做切割磁感线运动,先由感应电流产生的条件判断是否存在感应电流,再应用右手定则判断感应电流的条件判断是否存在感应电流,再应用右手定则判断感应电流方向。方向。由右手定则可判定由右手定则可判定A中中ab中电流由中电流由a向向b,B中由中由b向向a,C中中由由b向向a,D中由中由b向向a,故,故A正确。正确。AP、Q将相互靠拢将相互靠拢BP、Q将相互远离将相互远离C磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于g楞次定律的推广应用楞次定律的推广应用 解析:解析:方法一:假设磁铁的下端为方法一:假设磁铁的下端为
23、N极,穿过回路的磁通极,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上,根据量增加,根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上,根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据左手定则可判断左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向,安培力使所受的安培力的方向,安培力使P、Q相相互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下,根据牛顿第三定互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下,根据牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g。若磁。若磁铁的下端为铁的下端为S极,根据类
24、似的分析可以得出相同的结果,所以极,根据类似的分析可以得出相同的结果,所以A、D选项正确。选项正确。方法二:根据楞次定律的另一种表述方法二:根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,本题的总是要反抗产生感应电流的原因,本题的“原因原因”是回路中磁是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果效果”便是阻碍磁便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,根据通量的增加和磁铁的靠近,根据“增缩减扩增缩减扩”和和“来拒去来拒去留留”,可知,可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于将相互靠近且磁铁的加速度小于g。答案:答案:ADA同时
25、向左运动,两环间距变大同时向左运动,两环间距变大B同时向左运动,两环间距变小同时向左运动,两环间距变小 C同时向右运动,两环间距变大同时向右运动,两环间距变大D同时向右运动,两环间距变小同时向右运动,两环间距变小 答案:答案:B解析:解析:将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两个环中将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两个环中均产生感应电流。根据楞次定律,感应电流的效果是阻碍与磁均产生感应电流。根据楞次定律,感应电流的效果是阻碍与磁体间的相对运动,所以两环均向左运动。又因为两铝环中的感体间的相对运动,所以两环均向左运动。又因为两铝环中的感应电流方向相同,两铝环相互吸引,因而两铝环间距离要减应电流方向相同,两铝环相互吸引,因而两铝环间距离要减小,选项小,选项B正确。正确。探究探究应用应用 (1)试分析其工作原理。试分析其工作原理。(2)灯泡中的电流方向是否变化。灯泡中的电流方向是否变化。解析:解析:(1)线圈来回滑动时,穿过线圈的磁通量不断变化,线圈来回滑动时,穿过线圈的磁通量不断变化,线圈中产生感应电流,灯泡发光。线圈中产生感应电流,灯泡发光。(2)线圈由线圈由a滑至滑至b过程中,磁场方向向左,穿过线圈的磁通过程中,磁场方向向左,穿过线圈的磁通量先减小后增加,根据楞次定律,灯泡中电流方向先由右向量先减小后增加,根据楞次定律
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