第3课时：楞次定律

楞次定律——判定感应电流方向的定律实验目的实验器材实验步骤实验结论举例应用本节综述总结归纳实验目的

研究闭合电路中磁通量的变化与产生的感应电流的方向的关系。实验器材NS+G实验步骤

在下面的实验中，我们将用磁通量变化的概念研究确定感应电流方向的规律。步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤7+G实验步骤1查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系。电路如图所示：电流由正接线柱注入，电流表指针向正接线柱方向偏转。结论：实验步骤2判明螺线管的绕向，如图所示+GNS实验步骤3将电流表和螺线管连成如图所示的电路将条形磁铁北极向下插入线圈，将观察到的现象填入表中。实验步骤4NS+GGN抽象化演示将条形磁铁北极向上拨出线圈，将观察到的现象填入表中。实验步骤5NS+GNG抽象化演示将条形磁铁南极向下插入线圈，将观察到的现象填入表中。实验步骤6NS+GSG抽象化演示将条形磁铁南极向上拨出线圈，将观察到的现象填入表中。实验步骤7NS+GGS抽象化演示N极插入N极拔出S极插入S极拔出示意图原磁场方向原磁场的磁通量变化感应电流方向(俯视）感应电流的磁场方向向下减小顺时针向下向上向上减小逆时针向上增加S向下增加逆时针向上增反减同N向下GGNGSG顺时针向下实验结论

当原磁场的磁通量增大时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反；当原磁场的磁通量减小时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同。B感Φ原增减与B原与B原阻碍变化反同

楞次(1804～1865)俄国物理学家和地球物理学家.16岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学,26岁当选为俄国科学院候补院士,30岁时升为正式院士,并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长.学生中的“物理学家”楞次在中学时期就酷爱物理学，成绩突出。1820年他以优异成绩考入杰普特大学，学习自然科学。1823年他还在三年级读书，就因为物理成绩优秀被校方选中，以物理学家的身分参加了环球考察。1828年2月16日，楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报，由于报告生动、出色，被接收为科学院研究生。楞次

感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律：“阻碍”的含义?

思考：谁起阻碍作用？阻碍什么？怎么阻碍？⒈谁起阻碍作用？⒉阻碍什么？⒊怎么阻碍？感应电流的磁场引起感应电流的磁通量的变化即：原磁通量的变化（不是原磁场，也不是原磁通量）

当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向方向相反；感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加。

当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向方向相同；感应电流的磁场“补偿”原磁通量的增加。增

反

减

同GNSSN从相对运动看，感应电流的磁场总是阻碍相对运动。N来拒去留GNGSGNSSSN阻碍是阻而未止阻碍不是相反、不是反抗⒋阻碍的结果：只是减缓了磁通量的变化这种变化将继续进行，最终结果不受影响⒌阻碍与阻止、相反的区别原磁通量的变化是引起感应电流的必要条件，若这种变化被阻止了，就不可能产生感应电流了。“阻碍”既不是阻碍原磁场，也不是阻碍原来的磁通量，而是指感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的增加或减少，所以与原磁场方向可能相反也可能相同，即“反抗”原磁通量的增加、补偿原磁通量的减少。⑵符合能量守恒定律：阻碍的作用是克服磁场力做功，把其他形式的能量(或其他电路的电能)转化(或转移)为感应电流所在电路，没的电能，没有这种阻碍就不能实现能量的转化。⒍楞次定律包含两层意思：⑴因果关系：闭合电路中的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出现是感应电流存在的结果，简单的说，只有当闭合电路的磁通量发生变化时，才有感应电流的磁场出现。思考：已知如图，通电直导线与矩形线圈在同一平面内，当线圈远离导线时，判断线圈中感应电流的方向，并总结判断感应电流的步骤。vI分析：⑴原磁场的方向：向里⑵原磁通量变化情况：减小⑶感应电流的磁场方向：向里⑷感应电流的方向：顺时针明确研究对象原磁通量变化?原磁场方向?楞次定律感应电流磁场方向感应电流方向楞次定律的应用步骤安培定则法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示，软铁环上绕有A、B两个线圈，当A线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈B中的感应电流沿什么方向?B原减Φ同向B感I感“增反减同”逆时针逆时针NS例1：如图所示，条形磁铁水平放置，金属圆环环面水平，从条形磁铁附近自由释放，分析下落过程中圆环中的电流方向。例2：如图所示，固定的金属环和螺线管正对放置。螺线管中有电流。要使金属环中出现如图所示的感应电流，则螺线管中的电流方向和大小如何？分析：⑵若螺线管中的电流是从b流进，a流出，电流应增大;ab⑴若螺线管中的电流是从a流进，b流出，电流应变小;减同增反例3：两平行长直导线都通以相同电流，线圈abcd与导线共面，当它从左到右在两导线之间移动时，其感应电流的方向是?●●●●●●●●⑷线圈中感应电流的方向始终为顺时针方向。⑴线圈所在空间内的磁场分布如图，⑵当线圈从左往右运动时，穿过它的磁通量先减小，原磁场方向为垂直纸面向里，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向；⑶后来磁通量又逐渐增大，原磁场方向为垂直纸面向外，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向。acbd分析：例4：已知如图，在垂直纸面向里的匀强磁场中，放在水平光滑的导轨上的两平行导线aa’、bb‘,其中aa’受外力作用而向左运动，试分析导线bb’向哪边运动？ⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹⅹaa’bb’Vaa’向左运动，穿过线框aa’b’b的磁通就会增加，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁通应阻碍穿过线框的原磁通的增加，故bb’也会向左运动。即“去”“留”。分析：例5：如图所示，匀强磁场B中，放置一水平光滑金属框架，有一根金属棒ab与导轨接触良好，在外力F的作用下匀速向右运动，分析此过程中能量转化的情况。abF⑴由楞次定律判定ab棒上感应电流的方向应由a⑵由左手定则判断ab在磁场中受到的安培力的方向是水平向左的。外力做正功，消耗外界能量，完全用来克服安培力做功，转化成闭合回路中的电能，最后转化成内能。分析：b楞次定律的内容：从磁通量变化看感应电流总要阻碍磁通量的变化从相对运动看感应电流总要阻碍相对运动总结归纳ΔφI感

B感

产生阻碍产生楞次定律中“阻碍”的含意：楞次定律中的因果关系：不是相反、不是阻止；可理解为“增反减同”，“结果”反抗“原因”“来拒去留”“增缩减扩”如何判定I方向楞次定律相对运动增反减同来拒去留磁通量变化能量守恒

当闭合导体的一部分做切割磁感线的运动时，怎样判断感应电流的方向?假定导体棒AB向右运动⒈我们研究的是哪个闭合电路?⒉穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小?⒊感应电流的磁场应该是沿哪个方向?⒋导体棒AB中的感应电流沿哪个方向?ABEF增大垂直纸面向外向上⒉适用范围:闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流.⒈右手定则:伸开右手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,

拇指指向导体运动的方向,四指所指的方向就是感应电流的方向.⒈在图中CDEF是金属框，当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断ABCD和ABFE两个电路中感应电流的方向。我们能不能用这两个电路中的任一个来判定导体AB中感应电流的方向？ABCD中感应电流方向：A→B→C→D→AABFE中感应电流方向：A→B→F→E→AAB中感应电流方向：A→B⑴楞次定律适用于由磁通量变化引起感应电流的一切情况;右手定则只适用于导体切割磁感线.“右手定则”是“楞次定律”的特例⑵在判断导体切割磁感线产生的感应电流时右手定则与楞次定律是等效的,右手定则比楞次定律方便。“右手定则”与“楞次定律”判断“力”用“左手”,

判断“电”用“右手”.“左手定则”与“右手定则”“四指”和“手掌”的放法和意义是相同的，唯一不同的是拇指的意义.因电而动因动而电⒉如图,导线AB和CD互相平行,在闭合开关S时导线CD中感应电流的方向如何?ABSCDGI×××××××××ו••••增反减同⒊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，由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ．在这个过程中，线圈中感应电流：A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.