2.1 感应电流的方向（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第一节　感应电流的方向 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 向下 向上 向上 向下 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 向下 向下 向上 向上 相反 相同 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 磁通量 原磁场方向 原磁场的磁通量 磁场方向 安培 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 × × √ 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 四指 切割磁感线 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 知识方法 探究 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 随堂达标 训练 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第二章　电磁感应 谢谢观看！ 课程内容要求 核心素养提炼 1．探究影响感应电流方向的因素． 2．理解楞次定律 1．物理观念：理解楞次定律和右手定则，会用来判断感应电流的方向． 2．科学思维：理解楞次定律中“阻碍”的含义，并能应用解决实际问题，获得结论． 3．科学探究：能根据楞次定律的实验方案探究，进行分析归纳，总结出楞次定律． 4．科学态度与责任：通过楞次定律中能量转化分析，体会守恒思想的重要意义 [对应学生用书P30] eq \a\vs4\al(一、影响感应电流方向的因素) 1．实验器材 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．实验现象 如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表． (1)线圈内磁通量增加时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 甲 ____ 逆时针(俯视) ____ 乙 ____ 顺时针(俯视) ____ (2)线圈内磁通量减少时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 ____ 顺时针(俯视) ____ 丁 ____ 逆时针(俯视) ____ 3．实验结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向____，阻碍磁通量的增加；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向____，阻碍磁通量的减少． eq \a\vs4\al(二、楞次定律) 1．内容：闭合电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______的变化． 2．应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)明确所研究的闭合电路，判断__________． (2)判断闭合电路内______________的变化情况． (3)由楞次定律判断感应电流的________ (4)根据感应电流的磁场方向，由____定则判断出感应电流的方向． [判断] (1)楞次定律中“阻碍”的意思就是“阻止”．( ) (2)感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化．( ) (3)感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反．( ) eq \a\vs4\al(三、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．让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体运动的方向，这时其余____所指的方向就是感应电流的方向，如图所示． 2．适用范围：适用于导体__________时感应电流方向的判断． [思考] 试归纳比较左手定则、右手定则、安培定则分别用来判断哪个量的方向． 提示　左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向，右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向，安培定则用于判断电流的磁场方向． [对应学生用书P31] 探究点一　影响感应电流方向的因素 如图甲所示，磁铁插入线圈，电流表指针偏转；如图乙所示，磁铁靠近闭合金属圆环，圆环远离磁铁．请解释图中“阻碍”的表现形式． 提示　阻碍相对运动． 一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空． (1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为________(选填“偏向正极”或“偏向负极”). (2)图(b)中磁铁下方的极性是________(选填“N极”或“S极”). (3)图(c)中磁铁的运动方向是________(选填“向上”或“向下”). (4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是________(选填“顺时针”或“逆时针”). 解析　(1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极． (2)由图(b)可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极． (3)磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动． (4)图(d)中磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律判断感应电流方向俯视为顺时针方向． 答案　(1)偏向正极　(2)S极　(3)向上　(4)顺时针 [训练1]　现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按图所示连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转．由此可以推断(　　) A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转 B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向 B　[线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确；P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，P匀速向右滑动时穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，故C错误；由以上分析可知，D错误．] [训练2]　用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落．当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为________(选填“从a到b”或“从b到a”).在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是________． 解析　根据楞次定律可知，流过线圈的感应电流方向从b到a，在磁体穿过整个线圈的过程中，进入时电流方向与离开时电流方向相反，排除C选项，由于离开时速度比进入时速度大，即切割磁感线产生的感应电流大，故A正确． 答案　从b到a　A 探究点二　楞次定律的理解和应用 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套有一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．请回答： (1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量如何变化？ (2)铝环跳起的原因是什么？ 提示　(1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量增大． (2)铝环中产生的感应电流方向与线圈中电流方向相反，铝环受到向上的斥力而跳起． 1．因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因． 2．“阻碍”的理解 问题 结论 谁阻碍谁 是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 为何阻碍 (原)磁场的磁通量发生了变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 问题 结论 如何阻碍 当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响 3．运用楞次定律判定感应电流方向的方法 4．楞次定律的实质 “阻碍”的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，如果没有“阻碍”，将违背能量守恒定律，可以得出总能量增加的错误结论，所以楞次定律体现了在电磁感应现象中能的转化与守恒，能量守恒定律也要求感应电流的方向服从楞次定律． 如图，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的电键S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察(　　) A．a、c线圈中无感应电流 B．a、c线圈中的感应电流都沿顺时针方向 C．a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向 D．a、c线圈中感应电流的方向相反 B　[闭合S时，b 线圈中电流沿逆时针方向，根据安培定则，穿过a线圈的磁场方向向上，磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下，由安培定则判断感应电流为顺时针方向，同理c线圈中的感应电流也为顺时针方向．故B正确，A、C、D错误．] [训练3]　如图所示，磁场中有一导线，MN与“匚”形光滑的金属框组成闭合电路，当导线向右运动时，下列说法正确的是(　　) A．电路中有顺时针方向的电流 B．电路中有逆时针方向的电流 C．导线的N端相当于电源的正极 D．电路中无电流产生 B　[由题意可知，闭合电路磁通量增大，根据楞次定律，可知感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，根据安培定则，可知感应电流为逆时针方向，故A错误，B正确；由上分析可知，电源内部的电流方向由负极到正极，因此N端相当于电源的负极，故C错误；根据感应电流产生的条件可知，电路会产生感应电流，故D错误．] [训练4]　(2020·江苏高考)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　) A．同时增大B1减小B2 B．同时减小B1增大B2 C．同时以相同的变化率增大B1和B2 D．同时以相同的变化率减小B1和B2 B　[若产生顺时针方向的感应电流，则感应磁场的方向垂直纸面向里．由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确．同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D错误．] 探究点三　右手定则 (1)如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．根据楞次定律判断导体棒ab中的电流方向． (2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？ 提示　(1)导体棒ab向右运动，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流的方向为b→a. (2)研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系满足右手定则． 1．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，即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． 2．楞次定律与右手定则的区别及联系 　　　　规律 比较内容　　　　　 楞次定律 右手定则 区别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体 适用范围 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的情况 应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象 联系 右手定则是楞次定律的特例 如图所示，平行导体滑轨MM′、NN′放置于同一水平面上，固定在竖直向下的匀强磁场中，导体棒AB、CD横放在滑轨上且静止，形成一个闭合电路．当AB向右滑动的瞬间，电路中感应电流的方向及CD受到的安培力方向分别为(　　) A．电流方向沿ABCD，安培力方向向右 B．电流方向沿ADCB，安培力方向向右 C．电流方向沿ABCD，安培力方向向左 D．电流方向沿ADCB，安培力方向向左 B　[由右手定则可知，当AB向右运动时电流由B到A，故电流方向沿ADCB；则再由左手定则可得CD受力向右，故B正确，A、C、D错误．] [训练5]　(2020·全国卷Ⅲ)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环．圆环初始时静止．将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　) A．拨至M端或N端，圆环都向左运动 B．拨至M端或N端，圆环都向右运动 C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 B　[不论开关S拨至M端或N端，穿过右边金属圆环的磁通量都会增加，由楞次定律的“增缩减扩”可知，圆环向右运动才能减小磁通量的增加，故B正确．] [训练6]　(多选)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是(　　) A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B．开关闭合后并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C．开关闭合后并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D．开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动 AD　[开关闭合后的瞬间，根据安培定则可知，两线圈内的磁场方向水平向右．因为线圈内的磁通量增加，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由南到北，再根据安培定则可知直导线内的电流在正上方产生的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故选项A正确；开关闭合后并保持一段时间后，与直导线相连的线圈内磁通量不变，则直导线没有感应电流，故小磁针不动，故选项B、C错误；开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间，与直导线相连的线圈内磁通量减少，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由北到南，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，故选项D正确．] [对应学生用书P35] 1．(探究影响感应电流的因素)在“影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)实验装置如图(a)所示，合上开关S时发现电流表指针向右偏，填写表格： 实验操作 指针偏向(选填“左”或“右”) 滑片P右移时 在原线圈中插入软铁棒时 拔出原线圈时 (2)如图(b)所示，A、B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图(a)可判断可能的情况是________． A．原线圈中电流为顺时针方向，滑动变阻器滑片P在右移 B．原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯 C．原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中 D．原线圈中电流为逆时针方向，开关S正断开时 解析　(1)合上开关S时发现电流表指针向右偏，知磁通量增加时，电流表指针向右偏．当滑片右移时，原线圈电流增大，则磁通量增加，电流表指针向右偏．在原线圈中插入软铁棒时，使得磁通量增加，电流表指针向右偏．拔出线圈时，使得磁通量减小，则电流表指针向左偏． (2)原线圈中电流为顺时针方向，滑动变阻器滑片P在右移，原线圈电流增大，则电流的磁场增大，根据楞次定律，在副线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯，则磁通量减小，根据楞次定律在副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中，则磁通量增加，根据楞次定律在副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故C正确；原线圈中电流为逆时针方向，开关S正断开时，磁通量减小，根据楞次定律，在副线圈中产生逆时针方向的感应电流，故D错误． 答案　(1)右　右　左　　(2)B、C 2．(右手定则的应用)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(　　) A　[题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得；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.] 3．(楞次定律的应用)如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁．如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动．磁铁在向下运动的过程中，说法正确的是(　　) A．线圈给磁铁的磁场力始终向上 B．线圈给磁铁的磁场力先向上再向下 C．线圈给磁铁的磁场力始终向下 D．线圈给磁铁的磁场力先向下再向上 A　[根据楞次定律的“来拒去留”，则当磁铁在向下运动的过程中，线圈产生感应电流，形成感应磁场，从而阻碍磁铁的向下运动，则线圈给它的磁场力始终向上，故A正确，B、C、D错误．] 4．(楞次定律的应用)如图所示，水平放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与圆环的轴线重合．现将圆环沿半径向外均匀扩大，则(　　) A．穿过圆环的磁通量增大 B．圆环中无感应电流 C．从左往右看，圆环中产生顺时针方向的感应电流 D．圆环受到磁铁的作用力沿半径向外 C　[磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和，图中内部磁感线比外部多．外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线被内部抵消．现将弹性圆环均匀向外扩大，则磁铁外部磁感线条数多，将内部磁感线抵消多，导致磁通量变小，故A错误；由A选项分析，可知，磁通量变小，则由楞次定律得，从左往右看，产生顺时针方向的感应电流，故B错误，C正确；产生顺时针感应电流，在外部磁感线的作用下，根据左手定则可知，弹性圆环受到的安培力方向沿半径向内，故D错误．] $$