2024-2025学年高中物理第4章3楞次定律学案新人教版选修3-2

PAGE7-3楞次定律[学习目标]1.理解楞次定律的内容，能运用楞次定律推断感应电流的方向．(重点)2.理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现．(难点)3.驾驭右手定则，并理解右手定则的实质．(重点)一、楞次定律1．探究感应电流的方向(1)试验器材：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)试验现象：如图所示，在四种状况下，将试验结果填入下表．①线圈内磁通量增加时的状况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下②线圈内磁通量削减时的状况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上(3)试验结论表述一：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相反；当穿过线圈的磁通量削减时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同．表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸．2．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改变．二、右手定则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；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．如图所示．2．适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的状况．1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反． (×)(2)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的缘由相对抗． (√)(3)右手定则只适用于闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的状况． (√)(4)运用右手定则时必需让磁感线垂直穿过掌心． (×)(5)任何感应电流方向的推断既可运用楞次定律，又可运用右手定则． (×)2．依据楞次定律可知感应电流的磁场肯定()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改变D．与引起感应电流的磁场方向相同C[感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的改变，而不是阻碍磁通量，它和引起感应电流的磁场可以同向，也可以反向．]3.如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，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，MN向右运动时，电流方向为________，MN向左运动时，电流方向为________．(均选填“M→N”或“N→M”)[答案]N→MM→N楞次定律的理解1.因果关系闭合导体回路中原磁通量的改变是产生感应电流的缘由，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改变时，才会有感应电流的磁场出现．2．楞次定律中“阻碍”的含义【例1】关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的改变B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的改变A[感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的改变，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁场增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误．]1．关于感应电流，以下说法中正确的是()A．感应电流的方向总是与原电流的方向相反B．感应电流的方向总是与原电流的方向相同C．感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的改变D．感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反C[由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的改变，故C正确；假如原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场方向就与它相反，来阻碍它的增大，假如原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场方向就与它相同，来阻碍它的减小，故A、B、D错误．]楞次定律的应用楞次定律应用四步曲1．确定原磁场的方向．2．判定产生感应电流的磁通量如何改变(增加还是削减)．3．依据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)．4．判定感应电流的方向．该步骤也可以简洁地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是削减；三感——推断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则推断感应电流的方向．【例2】电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁起先自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电状况是()A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电思路点拨：D[在磁铁自由下落，N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向下且在增大，依据楞次定律可推断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针(由上向下看)，流过R的电流方向从b到a，电容器下极板带正电．选项D正确．]上例中，若条形磁铁穿过线圈，在S极离开线圈下端的过程中流过R的电流方向和电容器极板的带电状况是什么？提示：依据楞次定律，S极离开时，穿过线圈的磁通量方向向下且在削减，线圈中的感应电流方向为顺时针(由上向下看)，流过R的电流方向从a到b，电容器下极板带负电，上极板带正电．2.(多选)如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则()A．若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C．当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°)，其中感应电流方向是a→b→c→dD．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→dBD[依据安培定则知，线圈所在处的磁场垂直纸面对里，当线圈向右平动、以ad边为轴转动时，穿过线圈的磁通量削减，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向同向，感应电流方向为a→d→c→b，A、C错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，B正确；若线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向，垂直纸面对外，感应电流方向为a→b→c→d，D正确．]右手定则的应用1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的推断．2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系．(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．【例3】下列图中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，导体ab上的感应电流方向为a→b的是()ABCDA[题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则推断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选A.]3.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D[由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.]课堂小结知识脉络1.楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的改变．2．闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动时，可用右手定则推断感应电流的方向.1.如图所示，导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，在线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是()A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始终dcbaD．先dcba，后abcd，再dcbaD[线框在直导线左侧时，随着线框向右运动，磁通量增加，依据楞次定律线框中感应电流的方向为dcba.在线框的cd边跨过直导线后，如图所示，依据右手定则ab边产生的感应电流方向为a→b，cd边产生的感应电流方向为c→d.线框全部跨过直导线后，随着向右运动，磁通量削减，依据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba.故选项D正确．]2.如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中()A．始终有感应电流自a向b流过电流表ⒼB．始终有感应电流自b向a流过电流表ⒼC．先有a→Ⓖ→b方向的感应电流，后有b→Ⓖ→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流C[在条形磁铁进入螺线管过程中，闭合线圈中的磁通量增加，产生感应电流方向为a→Ⓖ→b；当条形磁铁完全进入螺线管，闭合线圈中的磁通量不变，无感应电流产生；在条形磁铁穿出螺线管过程中，闭合线圈中的磁通量削减，产生感应电流方向为b→Ⓖ→a，选项C正确．]3.(多选)如图所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示匀速转动，则()A．Ⓖ中有a→b的电流B．Ⓖ中有b→a的电流C．盘面磁通量不变，不产生感应电流D．有从盘缘向盘中心的电流BD[沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线，由右手定则可判定选项B、D正确．]4．如图所示，在方向垂直于纸面对里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动起先的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中