2.1 科学探究：感应电流的方向（第2课时）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第二册）

鲁科2019 第1节 科学探究:感应电流的方向 高中物理选择性必修二 第2章 电磁感应及其应用 第2课时 知识回顾 磁极靠近线圈 穿过线圈的磁通量增加 线圈产生感应电流 感应电流所激发的磁场与穿过线圈的磁铁的磁场方向相反,阻碍了线圈中磁通量的增加。 磁极远离线圈 穿过线圈的磁通量减少 线圈产生感应电流 感应电流所激发的磁场与穿过线圈的磁铁的磁场方向相同,阻碍了线圈中磁通量的减少。 增 反 减 同 楞次定律 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 俄国科学家楞次总结了大量电磁实验结果的基础上提出了关于感应电流方向的规律: N G G N G G N S S 增 反 减 同 N S S N S N N S 从相对运动看,感应电流的磁场总是阻碍磁体与闭合导体间的相对运动。 楞次定律 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 来 拒 去 留 从相对运动看,感应电流的磁场总是阻碍磁体与闭合导体间的相对运动。我们把这种现象称为电磁阻尼。 电磁阻尼 如图2-4所示,将内径一样的铝管(或铜管)和塑料管竖直放置在垫有毛巾的桌面上方,从同一高度同时释放两块磁性很强的磁体,一块从铝管内下落,另一块从塑料管内下落。进入铝管的磁体将会滞后一段时间落到桌面。 做一做,并说明这是为什么。 现象 铝管的磁体将会滞后一段时间落到桌面 说明 铝管与磁体间发生电磁感应,产生感应电流,感应电流的磁场使磁体与铝管间的相对运动产生了阻碍作用。 电磁阻尼在生活中的应用。 讨论 N S S N S N N S 从能量的转化和守恒的角度来看椤次定律 楞次定律 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 磁极靠近线圈 线圈与磁极间产生斥力 外力克服斥力做功 其它形式能量(机械能)转化为电能 磁极远离线圈 线圈与磁极间产生引力 外力克服引力做功 其它形式能量(机械能)转化为电能 总能量守恒 1、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。 v I 分析: 1、原磁场的方向: 向里 2、原磁通量变化情况: 减小 3、感应电流的磁场方向: 向里 4、感应电流的方向: 顺时针 练习 练习 2、如图中的A和B都是很轻的铝环,环A是闭合的,环B是断开的,用磁铁的任一极来接近A环、远离A环、靠近B环、远离B环时,分别发生什么现象? 接近A环 A环被斥开 远离A环 A环被吸引 接近B环 远离B环 均没变化 分析: A环闭合,磁极靠或离开都能使A环因穿过的磁通量变化而产生感应电流。感应电流的磁场阻碍铝环中磁通量的变化而表现为“来拒去留”;而B环不闭合,不能产生感应电流,所以没有A环的现象。 3、如图所示,光滑固定导体轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合路,当一条形磁铁从高处自由下落,接近回路过程中( ) A.P、Q将互相靠拢 B.P、Q相互相远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g 练习 A、D 来 拒 去 留 增 缩 减 扩 应用楞次定律判定感应电流方向的思路 感应电流的磁场方向 感应电流的方向 楞次定律 安培定则 再查明穿过闭合电路磁通量如何变化 先明确闭合电路中原磁场的方向 如图2-5所示,两平行金属导轨P、Q水平放置在匀强磁场中,磁场方向垂直于轨道平面,在两导轨之间连接一电阻R.当一根垂直于导轨的导体棒ab沿着导轨向右滑动时,棒ab中感应电流的方向是怎样的?请说明理由。 解 棒ab中感应电流的方向由b流向a。 已知原磁场的方向垂直于纸面向里,当棒ab向右滑动时,穿过闭合回路abPQ的磁通量增加。根据楞次定律可知,电路中产生的感应电流的磁场要阻碍该闭合回路中磁通量的增加,因此回路中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,即垂直于纸面向外。由安培定则可知,感应电流沿逆时针方向流动。 讨论: 若棒ab不动,磁场的感应强度增大,分析ab棒的感应电流方向。 I 若棒ab要保持向右做匀速直线运动,外力的方向应指向哪一边?为什么?请用能量转化和守恒的角度进行解释。 I v 分析: ab棒向右运动,棒中的感应电流由b向a,由左手定则可知棒ab受到磁场向左的安培力,因此,棒ab要保持向右做匀速直线运动,应施加方向应水平向右的外力。 F安 力的角度 能量的角度 ab棒向右运动,棒中的感应电流由b向a,由左手定则可知棒ab受到磁场向左的安培力,安培力做负功,机械能转化为电能。因此,棒ab要保持向右做匀速直线运动,外力必须克服安培力做功。外力克服安培力做功使机械能转化为电能。 棒ab相当于闭合回路的电源 + - I F外 安培力做功的量与电能转化的量相等。 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × a b v 如图导体棒ab在线框轨道上向右运动时,ab中