第四章第3节,楞次定律

第3节楞次定律第四章磁场第一篇模块同步导学篇知识一楞次定律

[基础梳理] 1．探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)．(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表：①线圈内磁通量增加时的情况：图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲_____逆时针(俯视)_____乙_____顺时针(俯视)_____向下向上向上向下②线圈内(3)实验结论：(3)实验结论：表述一：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______.表述二：当磁铁靠近线圈时，两者_____；当磁铁远离线圈时，两者_______.磁通量减少时的情况：图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙_____顺时针(俯视)_____丁_____逆时针(俯视)_____向下向上向下向上相反相同相吸相斥(2．楞次定律感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的________________.判断：(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反．(

)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量．(

)(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×磁通量的变化判断：(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反．(

)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量．(

)(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化．(

)答案(1)×

(2)×

(3)×[释疑解难]1．对楞次定律的理解(1)因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现．(2)楞次定律中“阻碍”的含义(3)楞次定律的使用步骤特别提醒(1)“阻碍”二字，在不同情况下，含义不同，阻碍的具体表现方式也不同．(2)从阻碍的效果来看，该过程与化学平衡有相似之处．如：当某回路磁通量变大时，感应电流的磁场阻碍其变大，结果磁通量还是变大了；而化学平衡中，当增加反应物浓度时，反应向正方向进行，以阻碍反应物浓度的增加，但反应物浓度还是增加了．[学后自测]1．根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是(

)A．阻碍引起感应电流的磁通量B．与引起感应电流的磁场反向C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同C

[根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化，而不是引起它的磁通量．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A选项错误，C选项正确．]知识二右手定则[基础梳理]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_____进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时______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____________产生感应电流的情况．掌心四指切割磁感线判断：(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．(

)答案(1)√

(2)√

(3)×[释疑解难]在研究电磁感应现象时，经常用到右手螺旋定则、左手定则、右手定则及楞次定律等规律．要想灵活运用“三定则一定律”，就必须明确这些规律的区别与联系．1．“三定则一定律”应用于不同的现象2.左手定则与右手定则的区别比较项目右手定则左手定则作用判断磁场B、速度v、感应电流I三者的方向关系判断磁场B、电流I、磁场力F三者的方向关系已知条件运动方向、磁场方向、感应电流方向任知其中二个电流方向、磁场方向、磁场力方向任知二个图例因果关系因动而电因电而动应用实例发电机电动机3.楞次定律与右手定则的关系楞次定律右手定则研究对象整个闭合导体回路闭合导体回路的一部分适用范围磁通量变化引起感应电流的各种变化情况一段导线在磁场中做切割磁感线运动关系右手定则是楞次定律的特殊情况特别提醒感应电动势方向的判断方法(1)存在感应电动势的那部分导体相当于电源，在电源内部的电流方向与电动势方向相同．(2)由楞次定律判断出的感应电流方向就是感应电动势的方向.(3)当电路不闭合时，只要磁通量发生变化或部分导体切割磁感线，则必有感应电动势，此时可假设电路闭合，感应电动势的方向用楞次定律判定，或直接用右手定则判定．[学后自测]2.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(

)A．圆环中磁通量不变，环中无感应电流产生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D

[导体ef向右切割磁感线，由右手定则可判断导体ef中感应电流由e→f.而导体ef分别与导体环的左右两部分构成两个闭合回路．故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．]1．楞次定律的内容是：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．楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有三种：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”)．3．闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向．命题一用楞次定律判断感应电流的方向[经典例题][例1]

如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流(

)A．沿abc流动B．沿dcb流动C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abc流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcb流动D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动【思路点拨】

三个位置均在N极附近，暗示了三个位置处磁场的方向和磁通量的大小，据此可判断感应电流的方向．【尝试自选】

________【解析】

矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反．由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.【答案】

A

判断感应电流方向的“四步法”[一题多变]若例1题中的位置Ⅰ和Ⅲ离Ⅱ较远，下落过程中感应电流方向如何？解析下落过程分为几段，磁通量变化情况如下：向上的磁通量先增加后减少，向下的磁通量先增加后减少．感应电流方向：先adcb，再abc，再adcb答案见解析命题二右手定则、左手定则和安培定则的区别和应用1．三个定则的区别三个定则应用对象使用方法安培定则电流产生磁场右手握住导线或螺线管左手定则判断安培力、洛伦兹力的方向左手，四个手指指向电流方向或正电荷运动方向右手定则导体切割磁感线产生感应电流右手，大拇指指向导体切割磁感线的运动方向2.相互联系(1)电流可以产生磁场，当电流的磁场发生变化时，也会发生电磁感应现象．(2)感应电流在原磁场中也要受安培力，这是确定感应电流阻碍“相对运动”的依据．(3)有些综合问题中，有时要同时应用三个定则．特别提醒三个定则容易相混，特别是左、右手易错，关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．[经典例题][例2]

如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(

)A．当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于

d点B．当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点C．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒向右加速运动时，b

点电势高于a点，d点电势高于c点【思路点拨】

ab匀速运动时，穿过右侧线圈的磁通量不变→cd等势；ab变速运动时→cd不等势→右手定则与安培定则结合即可判断．【尝试自选】

________【解析】

当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流.当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb＞φa，电流沿逆时针方向．ab金属棒两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点．【答案】

D

在电磁感应电路中，比较某两点电势高低时，需分清谁是电源，哪是内电路，哪是外电路，遇到不闭合的导体或回路时，可“认为”闭合，此时右手定则中的四指或安培定则中的四指指向高电势处．[应用演练]如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(

)A．向右加速运动B．向左匀速运动C．向右减速运动

D．向左减速运动

C

[当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C是正确的；同理可判断D项是错误的．PQ匀速时，MN中无感应电流，MN不受安培力，B项错．]1.如图所示，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，以下各种说法中正确的是(

)A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反B．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的C．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿逆时针方向的D．环在离开磁场之后，仍然有感应电流B

[不管将金属圆环从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的减少．感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的．B正确，A、C错误．另外在圆环离开磁场后，无磁通量穿过圆环，该种情况无感应电流，故D错误．]2.如图所示的匀强磁场中，有一直导线ab在一个导体框架上受外力作用向左运动，那么ab导线中感应电流的方向(已知有感应电流)及ab导线所受安培力方向分别是(

)A．电流由