2.1 感应电流的方向（课件） -高二物理同步精品课堂（粤教版2019选择性必修第二册）

2.1 感应电流的方向 新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第二章 新课引入 向下插入 向上拔出 线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同。感应电流的方向与哪些因素有关？ 从上图可以看到，感应电流的方向看不见、摸不着，于是将其转化为电流计指针的偏转方向进行记录。 问 题 感应电流的方向与什么因素有关？ 影响感应电流方向的因素 磁极朝向 磁极运动方向 可直接观察得到 可直接观察得到 猜 想 证 据 转化为记录电流计指针的偏转方向 感应电流方向如何观测？ 观察磁铁插拔螺线管现象 实验一：设计如图所示电路，探究电流表指针的偏转方向与通入电流方向的关系。 影响感应电流方向的因素 偏向“-”接线柱 偏向“+”接线柱 实验二：改变磁极方向和磁极运动方向，组成四种不同的实验操作方案。 影响感应电流方向的因素 左偏 a→b 左偏 a→b 右偏 b→a 从上表中的实验现象，可见感应电流的方向与磁极朝向、磁极运动方向之间并不存在较明显的关系。当从实验结果中无法直接得出结论时，我们尝试借助已有的理论，将记录的物理量转化为其他间接的物理量，以进一步探索可能存在的关联。 实验二：改变磁极方向和磁极运动方向，组成四种不同的实验操作方案。 影响感应电流方向的因素 左偏 a→b 左偏 a→b 右偏 b→a 用“原磁场的方向”表示“磁极的朝向”，用“原磁通量φ的变化”表示“磁极运动的方向”，将感应电流的方向也转化为与磁场相关的描述——感应电流磁场的方向.安培定则可以作为转化的工具。 思考：分析表中的实验结果，可以发现什么规律? 向下 减小 左偏 a→b 向下 向上 增大 左偏 a→b 向下 向上 减小 右偏 b→a 向上 【实验·总结】 （1）当原磁通量Φ增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反； （2）当原磁通量Φ减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 原磁通量Φ增加的情况 原磁通量Φ减小的情况 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阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 逻辑关系： 楞次定律 我们如何理解楞次定律中“阻碍”一词的含义？ 问题1：谁阻碍谁？ 问题2：阻碍什么？ 问题3：如何阻碍？ 问题4：阻碍效果？ 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化。 阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身。 磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”。 阻碍只是延缓了磁通量的变化，而不是阻止它的变化，变化仍将继续进行。 楞次定律 情境：如图，将条形磁铁插入线圈。 【思考问题】 （1）条形磁铁与线圈之间存在怎样的相互作用力？ （2）将磁铁插入线圈的过程中，线圈对磁铁做功吗？做什么功？ （3）在磁体插入线圈的过程中，能量转化情况是怎样的？ 楞次定律 在上述探究实验中，当条形磁铁插入线圈时，根据楞次定律，条形磁铁会受到斥力，如图所示.为使磁铁能继续插入线圈中，必须借助外力克服这个斥力对外做功。正是通过这部分功将其他形式的能量（如磁铁的机械能）转化为线圈中的电能，电能再转化为线圈和电流计中的内能。可见，楞次定律是能量守恒定律在电磁现象中的体现。 楞次定律 【例题】如图所示是必修第三册中探究电磁感应电流产生条件的一种实验方案。请利用该实验方案中的器材，设计一个验证楞次定律的实验，写出实验步骤与论证过程。 【分析】 要验证楞次定律，需要改变原磁通量的大小，并记录感应电流的方向，从而检验实验结果是否符合楞次定律。 楞次定律 【解】 第一步：按如图2-1-8所示连接电路，将金属棒与灵敏电流计串联，并置于蹄形磁铁的磁场中。 第二步：将金属棒向右移动做切割磁感线运动如图2-1-9所示。此时导线与金属棒围成的闭合回路中磁通量减小。 根据楞次定律，此时感应电流产生的感应磁场方向应与原磁场方向相同.根据安培定则，可知金属棒中的电流应当是从a端流向b端，即从电流计的“-”接线柱流入，指针应当左偏.实际操作并观测电流计指针偏转方向，即可检验是否符合楞次定律。 第三步：将金属棒向左移动做切割磁感线运动，根据楞次定律，此时感应电流产生的感应磁场方向与原磁场方向相反。根据安培定则，可知电流计指针应当右偏。实际操作并观测实验结果是否符合楞次定律。 楞次定律的推广： （1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。 （2）阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”。 （3）使闭合回路的面积有收缩或扩张的趋势——“增缩减扩”。