2.1.1楞次定律 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第二章　电磁感应 2.1.1 楞次定律 感应电流的产生条件是什么？ S N + G 只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生. （1）电路闭合 （2）磁通量发生变化 温故而知新 神奇的铜管 观察与思考 思考：磁铁为何缓慢下落？ 观察与思考 在关于电磁感应的实验中，也许你已经注意到，不同情况下产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定?遵循什么规律?下面通过实验来探究这个问题。 猜想与假设： 实验准备 1、确定线圈的绕向 2、确定电表指针的偏转和电流方向的关系 一、影响感应电流方向的因素 + + 左进左偏，右进右偏。 试触! 实验步骤1：找出电流表中指针偏转方向和电流方向的关系 实验探究 结论：电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏。 一、影响感应电流方向的因素 G － ＋ + N极插入 N极抽出 S极插入 S极抽出 S N S N S N 实验步骤2： 一、影响感应电流方向的因素 实验探究 上面的实验用简单的图表示为： 一、影响感应电流方向的因素 实验探究 示意图 感应电流方向(俯视） S 极拔出 S 极插入 N 极拔出 N 极插入 向下 减小 顺时针 向上 向上 减小 顺时针 逆时针 增加 S 向下 增加 逆时针 N G G N G G 原磁场方向 原磁场磁通量的变化 S 示意图 感应电流的磁场方向 感应电流方向(俯视） S 极拔出 S 极插入 N 极拔出 N 极插入 向下 减小 顺时针 向下 向上 向上 减小 顺时针 逆时针 向下 向上 增加 S 向下 增加 逆时针 向上 N G G N G G 原磁场方向 原磁场磁通量的变化 S 增 反 减 同 结论： ①当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就会与原磁场方向相反； ②当引起感应电流的磁通量（原磁通量）减少时，感应电流的磁场就会与原磁场方向相同。 一、影响感应电流方向的因素 实验探究：感应电流的方向 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。。 闭合电路磁通量的变化 原磁场 感应电流 产生 阻碍 激 发 引起 感应电流磁场 二、楞次定律 判断感应电流方向的步骤： ①明确原磁场方向 ②明确穿过闭合电路磁通量是增加还是减少 ③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向 最后：利用右手螺旋定则判断感应电流方向 S N 判断感应电流的方向 增 反 减 同 二、楞次定律 2、理解“阻碍”： ①谁在阻碍? ②阻碍什么? （阻碍不一定相反、阻碍不是阻止） ③如何阻碍? 感应电流的磁场 引起感应电流的原磁场磁通量的变化 “增反减同” 使磁通量的变化变慢 ④结果如何? 二、楞次定律 楞次定律符合能量守恒定律 从楞次定律可知，感应电流总要阻碍磁铁相对于螺线管的运动。 当把磁铁移进螺线管时，外力要克服磁铁和螺线管间的斥力做功，消耗机械能，产生的电能是从机械能转化而来的。 当让磁铁离开螺线管时，外力要克服磁铁和螺线管间的引力做功，消耗机械能，产生的电能是从机械能转化而来的。 G N S N S N G N 二、楞次定律 例1、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M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？ 分析： ①明确原磁场方向 ②明确穿过闭合电路磁 通量是增加还是减少 ③根据楞次定律确定感 应电流的磁场方向 最后：利用右手螺旋定则判断感应电流方向 线圈N中磁感线B0向下 线圈N中磁通量减少（从有到无） 线圈N中感应电流产生的磁感线Bi方向向下（增反减同） 课堂练习 例2、如图2.1-5所示，在通有电流 I 的长直导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？ 课堂练习 分析与解答： 选择矩形线圈为研究对象，画出通电直导线一侧的磁感线分布图（图2.1-6），磁感线方向垂直纸面向里，用“×”表示。已知矩形线圈中感应电流的方向是A→B→C→D→A，根据右手螺旋定则，感应电流的磁场方向是垂直纸面向外的（即指向读者的，用矩形中心的圆点“·”表示）。 根据楞次定律，感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的。现在已经判明感应电流的磁场从纸面内向外指向读者，是跟原来磁场的方向相反的。因此线圈移动时通过它的磁通量一定是在增大。这说明线圈在向左移动。 练： 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 课堂练习 楞次定律表述二：阻碍相对运动 “来拒去留” 铜环向右运动 N S 如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样？铜环运动情况怎样？ N S 二、楞次定律 楞次定律表述二 在下图中，假定导体棒CD 向右运动。 1. 我们研究的是哪个闭合导体回路？ 2. 当导体棒CD 向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？ 3. 感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？ 4. 导体棒CD 中的感应电流是沿哪个方向的？ 回路CDEF 增大 逆时针 C-D 三、右手定则 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。这就是更便于判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则。 适用范围：闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流. 你能说明右手定则与楞次定律有什么关系？ 三、右手定则 楞次定律 右手定则 区 别 研究对象 适用范围 应用 联系 整个闭合回路的导体 闭合回路的一部分导体，做切割磁感线运动的导体 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 用于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便 右手定则是楞次定律的特例 三、右手定则 右手定则与楞次定律 判断“力”用“左手”, 判断“电”用“右手”. “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. 1、如图所示，当滑动变阻器R的滑片向右滑动时，则流过R′的电流方向是_____。 课堂练习 滑动变阻器R 的滑片向右滑动时，A中电流减小 B原 B感 A的磁场减弱 B中磁通量减小 B中感应磁场方向与原磁场方向相同 R’中感应电流方向从b到a I感 2、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，其感应电流的方向如何? a c b d ● ● ● ● ● ● ● ● 线圈中感应电流的方向始终为顺时针方向 线圈所在空间内的磁场分布如图， 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； 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。 课堂练习 3、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。 a b F 1、由右手定则判定ab棒上感应 电流的方向应由b a 2、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。 课堂练习 分析：磁铁为何缓慢下落？ 磁铁 管中Φ改变 管中产生感应电流I 感应电流周围产生磁场B 相互作用 若N极朝下 1.楞次定律： 明确研究的闭合回路 明确磁通量如何变化 明确原磁场的 方向 楞次定律 判断感应电流的磁场 方向 判断感应电流的方向 安培定则 3.楞次定律表述二:“来拒去留” “增反 减同” 2.理解应用：“增反减同” 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 课堂小结 4. （楞次定律）如图，矩形金属线框abcd固定在桌面上，直导线MN贴近桌面且通有M向N的恒定电流I。将MN从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，线框中感应电流的方向是（　　） A. 一直沿abcda方向 B. 一直沿adcba方向 C. 先沿adcba方向，后沿abcda方向 D. 先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向 D 课堂练习 解析：由安培定则得，通有恒定电流的直导线产生的磁场在导线右边的方向为垂直纸面向外。在导线从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，如图所示，可分为4个过程，第1个过程，穿过线框的磁通量向外增加；第2个过程，穿过线框的合磁通量向外减少；第3个过程，穿过线框的合磁通量向里增加；第4个过程，穿过线框的磁通量向里减少。根据楞次定律可知，线框中的感应电流先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向。 答案：D 5、（右手定则）闭合线圈abcd，从某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，如图所示，虚线表示上、下两个边界。当它经过图中的三个位置时，感应电流的方向是（　 　） A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a C．经过Ⅱ时，无感应电流 D．经过Ⅲ时，电流方向a→d→c→b→a CD 课堂练习 答案：CD 解析：A.经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律则感应电流磁场方向向外，由右手定则判断感应电流方向为逆时针，故A错误； BC.经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，故B错误，C正确； D.经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律感应电流的磁场方向向里，由右手定则判断感应电流方向为顺时针，故D正确。 故选CD。 作业 P 完成《》对应内容及教材上其余习题 6.［多选］（楞次定律）关于楞次定律，下列说法中正确的是（　　） A. 感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反 B. 感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同 C. 感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关 D. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 答案：CD 解析：感应电流的磁场并不阻碍原磁场，而是阻碍原磁场的变化。感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小：当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，简言之“增反减同”。 7、（右手定则）如图所示，水平放置的两组光滑轨道上分别放有可自由移动的金属棒和MN，并且分别放置在磁感应强度为和的匀强磁场中，当在外力的作用下运动时，MN向右运动，则所做的运动可能是（　　） A．向左加速运动 B．向左匀速运动 C．向右加速运动 D．向右匀速运动 答案：A 解析：根据安培定则可知，MN处于垂直纸面向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，中感应电流的磁场向上，由楞次定律可知，线圈中电流的磁场应该是向上减弱，或向下增强。 若中磁场方向向上减弱，根据安培定则可知中电流方向为且减小，根据右手定则可知向右减速运动；若中磁场方向向下增强，根据安培定则可知中电流方向为P→Q且增大，根据右手定则可知向左加速运动。 故选A。 $$