科学探究感应电流的方向（课件）高中物理选择性（鲁科版）

２.１科学探究：感应电流的方向探究感应电流的方向一、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。（２）探究过程及实验结论：将线圈与电流表组成闭合电路，分别将条形磁铁的N极、S极插入或抽出线圈，记录感应电流的方向，如图Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ所示。探究感应电流的方向（１）条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加（如图A、C所示）。图号磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结A向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加C向上顺时针向下探究感应电流的方向（２）条形磁铁从线圈中抽出，线圈内磁通量减少（如图B、D所示）。图号磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结B向上顺时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的减少D向下逆时针向下探究感应电流的方向三、实验结论（１）当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；（２）当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同；共同点：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律一、楞次定律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。二、楞次定律的理解（１）感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，磁通量增加时两者才相反，磁通量减少时两者是同向的，即“增反减同”。（２）阻碍并不是阻止。磁通量要增加，感应电流的磁场只能阻碍其增加，而不能阻止其增加，即磁通量最终还是要增加。应用楞次定律判断感应电流方向的步骤（１）明确所研究的闭合回路，判断原磁场的方向；（２）判断闭合回路内原磁场的磁通量变化；（３）依据楞次定律判断感应电流的磁场方向；（４）利用右手螺旋定则判断感应电流的方向。原磁场向下原磁通量增大感应电流磁场向上逆时针方向（从上往下看）判断感应电流的方向——右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的方向判定。右手定则伸开右手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，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。判断感应电流的方向例题1、下列说法中正确的是（）A．磁生电场由变化的磁场产生，磁生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 B．磁生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 C．磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接，利用了电磁驱动D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象，但分析时同样遵循楞次定律B判断感应电流的方向例题2、如图所示，一段导体环和小量程电流表G组成闭合回路，处于竖直向上的磁场中。当电流从右方流入时，指针向右边偏转。若此时G的指针位置如图所示，则下列说法中错误的是（）A．磁场的变化和电流方向的关系可用楞次定律判断B．此时磁场正在增强 C．导线中电荷的定向移动，是由于电场力作用的结果D．导体环的外部没有电场存在D从能量角度理解楞次定律一、楞次定律的本质：阻碍是能量守恒的反映，在克服阻碍的过程中，其他形式能转化为电能。二、从能的转化和守恒的角度来看，楞次定律可以描述为感应电流的“效果”总是反抗（阻碍）引起感应电流的原因，常见的有一下几种表现：

（1）阻碍原磁通量的变化“增反减同”，如图所示，磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反，利用安培定则可判定感应电流的方向。B感从能量角度理解楞次定律（２）阻碍导体与磁场的相对运动——“来拒去留”，如图甲所示，条形磁铁靠近线圈时，受到的是排斥力；如图乙所示，条形磁铁远离线圈时，受到的是引力。从能量角度理解楞次定律（3）使闭合回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”，如图所示，P、Q是光滑固定金属导轨，ａ、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b相互靠近。（4）阻碍原电流的变化——“增反减同”。随堂练习例题３、某磁场磁感线如图，有一铜线圈自A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（）A．始终顺时针 B．先顺时针再逆时针 C．始终逆时针 D．先逆时针再顺时针B解析：原磁场向上磁通量先增大后减小感应电流的磁场先向下后向上电流先顺时针后逆时针右手定则楞次定律随堂练习例题４、如图所示，光滑导轨M、N水平固定放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合电路。当一条形磁铁（下端为N极）从上方下落的过程中，下列说法正确的是（）A．条形磁铁穿入线框阶段，导体棒产生的感应电流从P到Q B．条形磁铁穿入线框阶段，导体棒P、Q互相远离 C．条形磁铁穿出线框阶段，导体棒P、Q互相靠拢 D．条形磁铁穿出线框阶段，磁铁的机械能减小D增缩减扩，磁铁一部分机械能转化成回路中的电能（焦耳热）随堂练习例题５、如图甲所示，一长直导线与闭合金属线框位于同一竖直平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在0～t2时间内，下列说法正确的是（）A．穿过线框的磁通量一直减小 B．线框中始终产生顺时针方向的感应电流 C．线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势 D．线框所受安培力的合力先向下后向上BA．由图可知长直导线中的电流先减小后反向增大，所以穿过线框的磁通量先减小后增大，故A错误；B．0～t1时间内，直导线中电流向右减小，产生的磁场在线框处垂直于纸面向里减弱，根据楞次定律可知产生顺时针方向的感应电流；在t1～t2

时间内，直线电流方向向左，根据安培定则产生的磁场在线框处垂直于纸面向外增强，根据楞次定律可知产生顺时针方向的感应电流，故B正确；C．穿过线框的磁通量先减小后增大，由楞次定律知线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故C错误；D．由楞次定律、左手定则判断线框受安培力的合力方向先向上后向下，故D错误。故选：B。随堂练习A．不动 B．顺时针转动，同时靠近导线 C．顺时针转动，同时离开导线 D．逆时针转动，同时靠近导线D随堂练习解析：根据安培定则可知，通电导线ab在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里。采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆环将逆时针转动。再用特殊位置法：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB．则从左向右看，线圈将逆时针转动，同时靠近直导线AB．故D正确，A、B、C错误。故选：D。随堂练习例题７、如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在线圈a的右上方固定一竖直螺线管b，螺线管与电源和滑动变阻器串联。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动（线圈a始终静止），下列说法正确的是（）A．线圈a有缩小的趋势 B．线圈a对水平桌面的压力将减小 C．线圈a受到水平向右的静摩擦力 D．线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流B解：AD、将滑动变阻器的滑片P向上时，其接入电路的电阻增大，通过螺线管b的电流减小，产生的磁场减弱，穿过线圈a的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈a中感应电流俯视为顺时针方向，根据“增缩减扩”可知，线圈a应有扩张的趋势，故AD错误；BC、原来线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向上滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁互相吸引，线圈a受到斜向右上方的安培力，即线圈a对水平桌面的压力将减小，同时受到水平向左的静摩擦力，故B正确，C错误。故选：B。从能量角度理解楞次定律三、回路运动情况、面积变化趋势的判断方法电磁感应现象中，产生感应电流的导体在磁场中受到安培力，从而产生运动及回路面积变化趋势。判断运动或面积变化趋势的方法如下：（1）一般方法磁场变化情况感应电流的方向电路各部分所受电场力的方向回路运动情况分析面积变化趋势或楞次定律左手定则（2）根据楞次定律的推论进行判断a.若是由于相对运动产生电磁感应现象，则感应电流所产生的力的效果阻碍相对运动（来拒去留）。b.电磁感应现象中，