1.楞次定律 第2课时 楞次定律-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

第2课时　楞次定律 【素养目标】　1.理解右手定则的内容，会用右手定则分析切割类电磁感应现象中电流方向。2.理解原磁场磁通量与感应电流产生的磁场的关系，知道“阻碍”的含义。3.能利用楞次定律分析感应电流的方向、解释实际生活中的现象。4.理解楞次定律推论的内容，并会用来分析问题。 知识点一　楞次定律 【情境导入】　如图为条形磁体插入或抽出线圈时的情景，根据上节实验中的结果，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向有什么关系？ 提示：穿过线圈的磁通量增大时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反；穿过线圈的磁通量减小时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相同。 学生用书⬇第39页 【教材梳理】(阅读教材P26完成下列填空) 1.楞次定律：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。 2.从能量角度看楞次定律 (1)感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。 (2)把磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能。 【师生互动】　为了理解楞次定律中“阻碍”的含义，请完成下列任务： 任务1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，是否意味着感应电流的磁场总与原磁场方向相反？ 任务2.“阻碍”是不是意味“阻止”了原磁场的变化？ 提示：任务1.否。当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。 任务2.不是。“阻碍”并不是“阻止”了引起感应电流的磁通量的变化，“阻碍”只是减缓了引起感应电流的磁通量的变化，并不能阻止这种变化。 【探究归纳】 楞次定律中“阻碍”的含义的理解 法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，请完成下列填空： (1)开关S闭合瞬间 ①穿过N的磁场方向　　　　； ②穿过N的磁通量　　　　(选填“增大”或“减小”)； ③线圈N中感应电流的磁场方向　　　　； ④N中感应电流方向为　　　　　　(俯视)。 (2)开关S断开瞬间，N中感应电流方向为　　　　　　(俯视)。 答案：(1)①向下　②增大　③向上　④逆时针方向　(2)顺时针方向 解析：(1)①根据题图及安培定则可知，开关S闭合瞬间穿过N的磁场方向向下。 ②开关S闭合瞬间，线圈中的电流增大，穿过N的磁通量增大。 ③根据楞次定律可知线圈N中感应电流的磁场方向向上。 ④根据安培定则可知N中感应电流方向为逆时针方向(俯视)。 (2)同理可以判断出开关S断开瞬间，N中感应电流方向为顺时针方向(俯视)。 应用楞次定律的基本步骤 针对练1.如图所示，在两根平行的长直导线中，通以方向相同、大小相等的恒定电流，一个小导线框在两导线平面内，从靠近右边的导线内侧沿着与两导线垂直的方向匀速向左移动，直至到达左边导线的内侧。在移动过程中，线框中感应电流的方向(　　) A.沿abcda不变 B.沿dcbad不变 C.由abcda变为dcbad D.由dcbad变为abcda 答案：B 解析：根据安培定则和磁场的叠加原理判断知，在中线右侧磁场向外，在中线左侧磁场向里。当导线框位于中线右侧运动时，磁场向外，磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流方向为dcbad；当导线框经过中线，磁场方向先向外，后向里，磁通量先减小，后增加，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流方向为dcbad；当导线框位于中线左侧运动时，磁场向里，磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流方向为dcbad。故选B。 针对练2.(2024·山东日照高二期中)如图甲所示，水平桌面上固定的闭合金属线圈处于磁感应强度为B的磁场中，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。设磁场垂直桌面向上为正方向，则金属线圈中感应电流的方向(从上向下看)(　　) A.0～t1时间内为逆时针方向 B.t1～t2时间内为顺时针方向 C.t2～t3时间内为顺时针方向 D.t3～t4时间内为顺时针方向 答案：D 解析：0～t1时间内，穿过线圈的磁通量增大，且原磁场的方向向上，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，由安培定则可得，感应电流的方向为顺时针方向，故A错误；t1～t2时间内，穿过线圈的磁通量向上减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，所以感应电流的方向为逆时针方向，故B错误；t2～t3时间内，穿过线圈的磁通量向下增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，所以感应电流的方向为逆时针方向，故C错误；t3～t4时间内，穿过线圈的磁通量向下减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，所以感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。故选D。 针对练3.如图，R、P、L是三个金属圆环，其中R、L固定，当P沿着图中速度方向运动，且P中通如图所示方向电流，则眼睛看到L和R中的电流方向是(　　) A.都是顺时针 B.都是逆时针 C.L顺时针，R逆时针 D.L逆时针，R顺时针 答案：D 解析：根据安培定则可知，P中产生的磁场沿虚线向里；同时P靠近L，远离R，穿过L的磁通量向里增大，穿过R的磁通量向里减小，则根据楞次定律和安培定则可知，眼睛看到L中电流方向为逆时针，R中电流方向为顺时针。故选D。 学生用书⬇第40页 知识点二　右手定则 【情境导入】　如图所示，导体棒与电流表连接成闭合回路，导体棒在磁场中分别向左、向右做切割磁感线运动，电流表指针的偏转方向是否相同？这说明什么问题？ 提示：不相同。说明感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。 【教材梳理】(阅读教材P28完成下列填空) 1.右手定则：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。 2.适用范围：导线切割磁感线时感应电流方向的判定。 【师生互动】　如图所示，使导体棒CD向右运动，请完成下列任务： 任务1.应用楞次定律判断导体棒CD中感应电流I的方向如何？ 任务2.应用右手定则判断导体棒CD中感应电流I的方向如何？判断结果与应用楞次定律判断结果是否相同？ 任务3.应用右手定则判断导体棒CD向左运动时棒中感应电流I的方向如何？ 提示：(1)导体棒CD中感应电流的方向为C→D。 (2)导体棒CD中感应电流的方向为C→D；相同。 (3)导体棒CD中感应电流的方向为D→C。 【探究归纳】 楞次定律与右手定则的比较 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，即切割磁感线的导体 适用 范围 各种电磁 感应现象 只适用于部分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较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便 联系 右手定则是楞次定律的特例 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(　　) 答案：A 解析：ab顺时针转动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向导体运动的方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，A正确；ab向纸外运动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，B错误；线框向右运动时，ad切割磁感线，由右手定则可知，线框中感应电流方向为b→a→d→c→b，则导体ab上的感应电流方向为b→a，C错误；ab沿导轨向下运动，由右手定则知导体ab上的感应电流方向为b→a，D错误。故选A。 右手定则的理解 1.拇指的指向：是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体的运动方向(磁场不动)，也可以是磁场相对导体运动的反方向(导体不动)，还可以是导体相对磁场的运动方向(两者以不同速度同时运动)。 2.四指的指向：是电流方向，也是感应电动势的方向，切割磁感线的那部分导体相当于电源。 学生用书⬇第41页 针对练1.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　) A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B.整个环中有顺时针方向的电流 C.整个环中有逆时针方向的电流 D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案：D 解析：由右手定则知ef上的电流方向为e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针。故选D。 针对练2.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒和导线的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是(　　) A.流过R的电流由d到c，流过r的电流由b到a B.流过R的电流由c到d，流过r的电流由b到a C.流过R的电流由d到c，流过r的电流由a到b D.流过R的电流由c到d，流过r的电流由a到b 答案：B 解析：依据右手定则可知导体棒PQ中的电流由P到Q，Q处电势最高，P处电势最低，由P到Q电势逐渐升高。外电路中的电流方向总是从高电势处流向低电势处，因此流过R的电流由c到d，流过r的电流由b到a。故选B。 知识点三　楞次定律的推论 　　感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。实际应用中，根据引起感应电流的产生情境，常见以下三个推论： 推论 图例说明 1.阻碍原磁通量变化——“增反减同” 2.阻碍相对运动——“来拒去留” 3.使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” (注：适用于磁感线单方向穿过回路的情况) 实质：以上情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化。 “增反减同” 如图甲所示，有一闭合导体环，磁场方向垂直于环面向里(为正方向)，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导体环中感应电流的方向是(　　) A.一直顺时针 B.一直逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 答案：D 解析：由题图乙可知，0～t0内，穿过导体环的磁通量增大，由楞次定律的推论——“增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直于环面向外，所以感应电流的方向为逆时针；同理可得t0～2t0内感应电流的方向为顺时针。故选D。 “来拒去留” 如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁体，从离地面高h处由静止开始下落，最后落在水平地面上。磁体下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触。若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　) A.在磁体下落的整个过程中，从上向下看，圆环中的感应电流方向始终为逆时针 B.在磁体下落的整个过程中，从上向下看，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针 C.磁体在整个下落过程中，圆环对它的作用力方向先竖直向上后竖直向下 D.磁体落地时的速率一定等于 答案：B 解析：由楞次定律分析感应电流的方向，当磁体靠近圆环时，取圆环为研究对象，原磁场方向向下，磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针(从上向下看)，当磁体远离圆环时，感应电流方向为顺时针(从上向下看)，故A错误，B正确；磁体在整个下落过程中，根据“来拒去留”可知，圆环对它的作用力方向始终竖直向上，圆环对磁体的作用力做负 功，磁体的机械能减少，所以落地时的速率小于，故C、D错误。故选B。 学生用书⬇第42页 “增缩减扩” 如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流I，现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转，不计空气阻力。下列对导线框下落过程的分析，正确的是(　　) A.导线框中产生了顺时针方向的感应电流 B.导线框的面积有收缩的趋势 C.导线框下落的加速度有时可能大于重力加速度g D.若导线中的电流I方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下 答案：A 解析：根据安培定则可知，导线下方的磁场垂直纸面向里，离导线越远的地方，磁场越小，导线框在竖直下落的过程中，穿过导线框的磁通量变小，根据楞次定律可知，导线框中产生了顺时针方向的感应电流，根据“增缩减扩”可知导线框的面积有扩张的趋势，故A正确，B错误；导线框下落时，由“来拒去留”可知，安培力合力方向向上，总是阻碍相对运动，与电流方向无关，故D错误；导线框下落过程中，安培力合力向上，重力大于安培力合力，所以导线框下落的加速度小于重力加速度g，故C错误。故选A。 知识点四　“三定则一定律”的综合 “三定则一定律”的比较 项目 安培定则(右 手螺旋定则) 电磁感应 左手定则 右手定则 楞次定律 应用 对象 判断电流产生的磁场的方向 判断闭合电路的一段导体切割磁感线产生的感应电流的方向 判断闭合电路中磁通量变化产生的感应电流的方向 判断安培力、洛伦兹力的方向 使用 方法 右手握住导线或螺线管(环形电流) 右手拇指指向导体切割磁感线的运动方向，磁感线穿过手掌，四指指向电流的方向 一原、二变、三感、四螺旋 左手四指指向电流方向或正电荷运动方向(负电荷运动反方向)，磁感线穿过手掌，拇指指向受力方向 续表 项目 安培定则(右 手螺旋定则) 电磁感应 左手定则 右手定则 楞次定律 图形 示例 因果 关系 因电而生磁(I→B用安培定则) 因动而生电(v、B→I感用右手定则)，应用：发电机 因磁而生电(ΔΦ→I感用楞次定律) 因电而在磁场中受力(I、B→F用左手定则)，应用：电动机 (多选)如图所示的装置中，cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(提示：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　) A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 答案：BD 解析：ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，cd杆不动，故A错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则可知，在ab杆上产生由a到b的增大的电流，根据安培定则可知，在L1中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过L2，由楞次定律和安培定则可知，在cd杆上产生由c到d的感应电流，根据左手定则可知，cd杆受到向右的安培力，cd杆将向右运动，故B正确；同理可知C错误，D正确。故选BD。 针对练.如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　) A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 答案：D 解析：金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向沿逆时针方向；由安培定则知，PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，穿过金属线框T的磁通量减小，由楞次定律可知，圆环形金属线框T中会产生垂直纸面向里的磁场，由安培定则知，T中感应电流方向沿顺时针方向。故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $