2.1 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

2.1 楞次定律 G － ＋ + N极插入 N极抽出 S极 插入 S极 抽出 S N S N S N 新课导入：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？ N极向下 插入 拔出 原磁场方向 回路磁通量的变化 感应电流方向（俯视） 感应电流磁场方向 逆时针 顺时针 增大 减小 向下 向下 向上 向下 实验分析 N S B N S B S极向下 插入 拔出 原磁场方向 回路磁通量、的变化 感应电流方向（俯视） 感应电流磁场方向 顺时针 逆时针 增大 减小 向上 向上 向下 向上 S N B S N B 实验结论 （1）当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。即：感应电流阻碍了磁通量的增加。 （2）当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 即：感应电流阻碍了磁通量的减少。 楞次定律 1.内容：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（的原磁场)的磁通量的变化。 2.从能量角度理解楞次定律 感应电流，是能量守恒定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能. 楞次定律（阻碍）的理解 ①谁在阻碍？ ②阻碍什么？ ③如何阻碍？ ④能否阻止 感应电流产生的磁场 引起感应电流的磁通量的变化 阻碍也不是相反，而是反抗”变化”,即“增反减同” 不能，延缓了磁通量的变化。 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 Φ增加，B与B0反向→I感 Φ减少，B与B0同向→I感 楞次定律的解题步骤 即“增反减同” N S v N S v F安 F安 F安 F安 靠近时，阻碍靠近 远离时，阻碍远离 磁极与线圈相对运动，感应电流的作用： 思考与讨论： 来拒 去留 例题：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图。软铁环上绕有M、N两个线圈，当线圈M 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？ N线圈中电流方向上端流出 例2.如图，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？ I 答案：线圈向左移 感应电流方向 穿过手心 导线运动方向 四 指 磁感线 大拇指 右手定则 适用：部分导体切割的情况，判断更方便。 四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源。 1.在图2.1-9中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。 (1)当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何? (2)当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何? 答：(1)从右向左端流过电流计; (2)从左向右流过电流计。 2.在图2.1-10中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时，请用楞次定律判断MNDC和MNEF两个电路中感应电流的方向。 答：MNDC和MNEF两个电路中感应电流的方向分别为顺势这 方向、逆时针方向 3.如图2.1-11所示，导线AB与CD平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线CD中感应电流的方向，说明你判断的理由。 答案：当闭合开关时,上面的闭合线框中垂直于纸面向外的磁通量增加；根据楞次定律可知,闭合线框中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，所以感应电流的磁场在闭合线框中的方向垂直纸面向里，再根据安培定则可知导线CD中的感应电流的方向为由D到C。 当断开开关时，上面的闭合线框中垂直于纸面向外的磁通量减少，根据楞次定律可知，闭合线框中感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少，所以感应电流的磁场在闭合线框中的方向垂直纸面向外，由安培定则可知导线CD中的感应电流的方向为由到D。 4.如图2.1-12所示，在水平放置的条形磁体的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N 极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C 时感应电流的方向，说明你判断的理由。 答案：从上向下看，线圈中电流方向始终逆时针 5.图2.1-13中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么? 答案：用磁铁的任意一极(如N极)接近A环时，通过A环的磁通量增加，A环中产生感应电流，感应电流的磁场对磁铁产生斥力，故A环也受到磁铁的斥力，使该端横梁向里转动，阻碍磁铁与A环接近；同理,当磁极远离A环时，A环中产生感应电流，A环受到磁铁的引力，使该端横梁向外转动，阻碍A环与磁铁远离。由于B环是断开的,无论磁极移近还是远离B环，在B环中都不会产生感应电流,所以B环与磁铁之间没有相互作用力，横梁不发生转动。 6.如图所示，金属棒与金属导轨垂直放置，且接触良好，导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，当金属棒ab沿导轨向右匀速滑动时，螺线管左侧小磁针的N极受力方向为( ) A. 水平向左 B. 水平向右 C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外 B 7.(多选)如图，导体棒 ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，c为金属圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上。已知导体切割磁感线的速度越快，产生的感应电流就越大，则( ) A. 导体棒 ab中的电流由b流向a B. 螺线管内部的磁场方向向右 C. 金属圆线圈c有收缩的趋势 D. 金属圆线圈c被螺线管吸引 BC 8.小明用如图的装置“探究影响感应电流方向的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。当磁体向下靠近螺线管上端时( ) A. 电流计指针向右偏转磁铁 B. 螺线管内部的磁通量减小 C. 螺线管内部的感应电流产生的磁场向下 D. 磁铁受到向上的磁场力的作用 D 9.某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏。在保持开关闭合的状态下，下列判断正确的是( ) A. 当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向右偏 B. 当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向左偏 C. 当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电 流计的指针不偏转 D. 当滑动变阻器的滑片加速向N端滑动时， 灵敏电流计的指针向左偏 B 10.(多选)闭合铝环固定在水平绝缘桌面上，条形磁铁下端是N极、上端是S极，磁铁在铝环正上方较低处无初速度释放，在磁铁开始下落到碰到桌面的过程中，下列判断正确的是( ) A. 磁铁的速度增大、加速度减小 B. 铝环对桌面的压力大小保持不变 C. 磁铁的重力势能全部转化为铝环中的焦耳热 D. 铝环中存在自上往下看沿逆时针方向的感应电流 AD 11.如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，在条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，下列说法正确的是( ) A. P、Q将相互远离 B. P、Q对导轨M、N的压力小于自身重力 C. 磁铁下落的加速度可能大于重力加速度g D. 磁铁动能的增加量小于重力势能的减少量 D 12.如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在长玻璃管上。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中穿过线圈，并不与玻璃管接触。实验观察到的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示，则( ) A.磁铁下落过程机械能守恒 B.t1~t3，过程中磁铁对线圈的作用力方向始终向下 C.t1~t3，过程中磁铁对线圈的作用力方向始终向上 D.若将强磁铁两极翻转后重复实验，则感应电 流先沿负方向后沿正方向 D $$