第一节 感应电流的方向

第二章电磁感应第一节感应电流的方向核心素养导学物理观念(1)理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映。(2)理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的一种具体形式。科学思维(1)会用楞次定律判断感应电流的方向。(2)会用右手定则判断感应电流的方向。(3)经历推理分析得出楞次定律的过程。科学探究能撰写规范的实验报告，能根据实验中的问题提出改进措施。科学态度与责任体会在楞次定律探究过程中归纳推理的方法。一、影响感应电流方向的因素1．探究过程将线圈与电流表组成闭合导体回路，分别将条形磁体的N极、S极插入、抽出线圈，如图1所示，记录感应电流方向如图2所示。2．实验结论(1)当原磁通量减小时，感应电流产生的磁场的方向与原磁场的方向_______，______磁通量的减小。(2)当原磁通量增大时，感应电流产生的磁场的方向与原磁场的方向_______，______磁通量的增大。穿过闭合回路的磁通量发生变化时产生感应电流，感应电流的磁场反过来阻碍原磁场磁通量的变化。

相同阻碍相反阻碍二、楞次定律1．内容闭合回路中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_______的变化。2．理解(1)电磁感应现象中各物理量之间的逻辑关系：阻碍磁通量(2)对“阻碍”的理解：当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向______，它的作用只是阻碍了磁通量的增加，并没有把磁通量增加这种行为_______，即“阻碍”并不是“阻断”。3．能量观点(1)产生感应电流的过程是其他形式的能量转化为线圈中的电能，电能再转化为回路中的_____的过程。(2)楞次定律是__________定律在电磁感应现象中的体现。相反阻断内能能量守恒三、右手定则1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指______，并且都与手掌在同一个平面内。让_______垂直穿入手心，______指向导体运动的方向，这时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部分导体_____________产生感应电流的情况。(1)“阻碍”的理解：①阻碍不是相反；②阻碍不是阻止。(2)右手定则是楞次定律的一种具体表现形式。

垂直磁感线拇指切割磁感线1．应用如图所示的装置探究感应电流的方向，判断下列说法是否正确。(1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。

()(2)感应电流的磁场可以与原磁场方向相同。

()(3)感应电流的磁场一定阻碍原磁场磁通量的变化。

()×√√2．如图所示的电路中，闭合开关时，灵敏电流计的指针向右偏转一下。(1)闭合开关电路稳定后，灵敏电流计指针指向何位置？(2)断开开关时，灵敏电流计指针向哪个方向偏转？(3)滑动变阻器滑片迅速向右滑动，灵敏电流计的指针向哪个方向偏转？提示：(1)零刻度(2)左(3)左3．在通电直导线附近有一闭合线圈abcd，如图所示。当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的磁场方向。提示：垂直纸面向里。[重点释解]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[典例体验][典例]

(2022·汕头高二检测)如图所示电路，若将滑动变阻器滑片向上移动，则a、b环中感应电流的方向是

(

)A．a环顺时针，b环顺时针B．a环顺时针，b环逆时针C．a环逆时针，b环顺时针D．a环逆时针，b环逆时针[解析]

电路中电流的方向为逆时针方向，由安培定则可知，在a处的磁场方向垂直于纸面向外，在b处的磁场的方向垂直于纸面向里；当滑动变阻器滑片向上移动时，接入电路中的电阻值增大，所以电路中的电流减小，则向外穿过a

的磁通量减小，由楞次定律可知，a环产生的感应电流的方向为逆时针方向；同时向里穿过b的磁通量也减小，由楞次定律可知，b环产生的感应电流的方向为顺时针方向，A、B、D错误，C正确。[答案]

C/方法技巧/使用楞次定律的一般解题步骤[针对训练]1．下列选项是某同学记录的演示楞次定律的实验笔记，经检查，不符合实验事实的是

(

)解析：条形磁铁靠近线圈，原磁场方向向下，导致线圈中磁通量增加，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，根据安培定则即可以确定电流的流向，且线圈与条形磁铁相互排斥，A符合实验事实；条形磁铁离开线圈，原磁场方向向下，导致线圈中磁通量减少，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向下，根据安培定则即可以确定电流的流向，且线圈与条形磁铁相互吸引，B符合实验事实；条形磁铁靠近线圈，原磁场方向向上，导致线圈中磁通量增加，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向下，根据安培定则即可以确定电流的流向标错，C不符合实验事实；条形磁铁离开线圈，原磁场方向向上，导致线圈中磁通量减少，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，根据安培定则即可以确定电流的流向，且线圈与条形磁铁相互吸引，D符合实验事实。答案：C

2．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相

反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中

产生顺时针方向感应电流的是

(

)A．同时增大B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2解析：当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。答案：B

提示：将圆盘看作是由无数条沿半径方向的辐条组成的，圆盘转动时，辐条做切割磁感线运动，产生感应电流；由右手定则可以判断，流过电阻R的电流方向为由b→a。

[重点释解]1．当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(注意等效电源内部感应电流方向由负极指向正极)。2．楞次定律与右手定则的区别及联系比较项目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，即做切割磁感线运动的导体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联系右手定则是楞次定律的特例[典例体验][典例]

(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′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。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是

(

)A．感应电流的方向是N→MB．感应电流的方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右[解析]

以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向竖直向下，运动方向水平向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，A、C正确。[答案]

AC[拓展]下图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，其中能产生由a到b的感应电流的是

(

)[解析]

由右手定则判断可知，A中感应电流方向为a→b，B、C、D中均为b→a。[答案]

A/方法技巧/右手定则的应用技巧(1)如果回路中的一部分导线做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。(2)如果导线不动，而磁场相对导线运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是导线相对磁场做切割磁感线运动的方向。解析：根据右手定则，由题意可知，当导线向右运动时，产生的感应电流方向由N端经过导线到M端，因此电路中有逆时针方向的感应电流，A、D错误，B正确；由上分析可知，电源内部的电流方向由负极到正极，因此N端相当于电源的负极，C错误。答案：B

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，环上无感应电流产生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解析：由右手定则知ef上的电流方向由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，D正确。答案：D实验方案操作思路操作难点方案一：利用螺线管、磁铁、灵敏电流计实施探究如图，将磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出，将磁通量的变化和电流方向相联系(1)插拔磁铁要迅速(2)电流计指针摆动是瞬时的方案二：利用小螺线管电路中电流变化实施探究如图，通过开关通断电和滑片滑动进行探究实验(1)电路连接比较复杂(2)需要准确判断因果关系续表[针对训练]1．一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空。(1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为________(填“偏向正极”或“偏向负极”)。(2)图(b)中磁铁下方的极性是________(填“N极”或“S极”)。(3)图(c)中磁铁的运动方向是________(填“向上”或“向下”)。(4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是________(填“顺时针”或“逆时针”)。解析：(1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极。(2)由图(b)可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，磁铁向下运动，磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极。(3)磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动。(4)图(d)中磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律判断感应电流方向俯视为顺时针方向。答案：(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针2.用如图所示的装置做“影响感应电流方向的因素”实验，磁体从靠近

线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为_____(填“从a到b”或“从b到a”)。当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量________(填“变化”或“不变”)，______(填“能”或“不能”)产生电流。解析：磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据安培定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为从b到a；当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流。答案：从b到a不变不能[解析]

可以假设磁铁的下端为N极，当条形磁铁插入回路之间时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律判断出回路中产生感应电流的方向为逆时针方向(俯视)，再依据左手定则判断出a杆受到安培力将向右运动，b杆受到安培力将向左运动，可知a、b两杆将分别向O点靠近。然后再假设磁铁的下端为S极，用同样的方法判断可知a、b两杆也分别向O点靠近。本题也可根据楞次定律中“阻碍”的表现形式——“增缩减扩”，可知当条形磁铁插入回路时，穿过回路的磁通量增大，a、b两杆将分别向O点靠近。[答案]

C[系统归纳]1．楞次定律的一般表述感应电流的“效果”总是要阻碍

(或反抗)引起感应电流的“原因”。2．“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量转化和能量守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“阻碍”(增缩减扩)。(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。[针对训练]1．如图所示，平行导体滑轨MM′、NN′放置于同一水平面上，

固定在竖直向下的匀强磁场中，导体棒AB、CD横放在滑轨上

且静止，形成一个闭合电路。当AB向右滑动的瞬间，电路中感应电流的方向及CD受到的安培力方向分别为

(

)A．电流方向沿ABCD，安培力方向向右B．电流方向沿ADCB，安培力方向向右C．电流方向沿ABCD，安培力方向向左D．电流方向沿ADCB，安培力方向向左解析：由右手定则可知，当AB向右运动时电流由B到A，故电流方向沿ADCB；则再由左手定则可得CD受力向右，B正确，A、C、D错误。答案：B2．如图所示，圆形闭合线圈a平放在绝缘水平桌面上，在a的中心静止放置一条形磁铁。把条形磁铁竖直向上移走的过程中，下列说法正确的是

(

)A．穿过线圈a的磁通量增加B．线圈a中不会产生感应电流C．线圈a中将产生从上往下看顺时针方向的感应电流D．线圈a对水平桌面的压力小于其重力解析：线圈a中磁感应强度方向向上，当把条形磁铁竖直向上移走时，线圈a内的磁通量减小，根据楞次定律及右手螺旋定则可知，线圈a中一定产生从上往下看逆时针方向的感应电流，线圈a有扩张的趋势，同时有向上靠近磁铁的趋势，则线圈a对桌面的压力减小，压力小于其重力，D正确。答案：D解析：磁铁穿过线圈的过程中，线圈中的磁通量先向下增加，后向下减小，根据楞次定律，可知D正确。答案：D

科学思维——楞次定律的综合应用2．(选自人教版新教材课后练习)如图中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁体的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁体远离A环，A环又会被磁体吸引。但磁体移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？提示：用磁体的任一极(如N极)接近A环时，穿过A环中的磁通量增加，根据楞次定律，A环中将产生感应电流，阻碍磁体与A环接近，A环将会被磁体排斥；同理，当磁体远离A环时，A环中产生感应电流的方向将阻碍A环与磁体远离，A环将会被磁体吸引。由于B环是断开的，无论磁体移近或远离B环，都不会在B环中形成感应电流，所以B环将不移动。二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值1．研究人员发现一种具有独特属性的新型合金，只要略微提高其温度，

这种合金就会变成强磁性合金，从而使它旁边的线圈中产生感应电

流。如图所示，一圆形线圈放在圆柱形该合金材料下方，现对该合

金材料进行加热，则

(