内容正文:
第2课时 楞次定律(强基课—逐点理清物理观念)
逐点清(一) 楞次定律
[多维度理解]
1.内容
感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化。
2.理解
(1)当磁铁向下靠近导体线圈上端时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场方向 ,由于同名磁极相互排斥,阻碍磁铁相对线圈向下的运动。
(2)当磁铁向上远离导体线圈上端时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流的磁场与原磁场方向 ,由于异名磁极相互吸引,阻碍磁铁相对线圈向上的运动。
3.能量观点
(1)磁体移近线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的 做功,使外界其他形式的能量转化为电能。
(2)磁体离开线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的 做功,也使外界其他形式的能量转化为电能。
(3)两种情况下,总能量都是 。
4.楞次定律中的因果关系
闭合线圈在原磁场中的磁通量发生变化,从而在线圈中产生了感应电流,由于电流的磁效应,产生了感应电流的磁场,该磁场又阻碍线圈中磁通量的变化,即磁通量变化感应电流感应电流的磁场磁通量的变化。
[典例] 闭合线框abcd自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场,当它经过如图所示的三个位置时,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,a→b→c→d→a
听课记录:
[思维建模]
应用楞次定律判定感应电流方向的步骤
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。( )
(2)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用。( )
(3)引起感应电流的磁场变化很快时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反。( )
(4)感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。( )
2.矩形线圈abcd位于通电长直导线附近,线圈与长直导线在同一平面内,线圈的两个长边与长直导线平行,长直导线中已通入方向如图所示的电流,则为使线圈中产生逆时针方向的感应电流,则可采用的措施是( )
A.将线圈水平向右移动
B.将线圈沿电流方向向上移动
C.增大长直导线中的电流
D.线圈以ab为轴转动90°的过程中
逐点清(二) 楞次定律的结论及其应用
结论1: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(原磁场磁通量)的变化。
(1)当穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
(2)当穿过闭合回路的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
[例1] 如图所示,三个线圈在同一平面内,当I减小时,关于a、b线圈中的感应电流方向,以下说法正确的是( )
A.都为顺时针方向
B.a线圈中为顺时针方向,b线圈中为逆时针方向
C.都为逆时针方向
D.a线圈中为逆时针方向,b线圈中为顺时针方向
听课记录:
结论2:来拒去留
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生的感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动。口诀记为“来拒去留”。
[例2] 为了减轻汽车行驶中的振动,汽车的车体与车轮之间采用了电磁阻尼悬挂连接。如图为电磁阻尼悬挂系统的简化原理图,车体上安装线圈1、2,分别与电阻R1、R2构成回路。当车轮上下振动时会带动磁体在线圈1、2之间上下移动,磁体上端为N极,下列说法中正确的是( )
A.当车轮带动磁体上移时,通过电阻R1的电流从下往上
B.当车轮带动磁体下移时,通过电阻R2的电流从上往下
C.当车轮带动磁体上移时,线圈1对磁体有吸引作用
D.当车轮带动磁体下移时,线圈2对磁体有吸引作用
听课记录:
结论3:增缩减扩
就闭合回路的面积而言,收缩或扩张是为了阻碍穿过闭合回路磁通量的变化。若穿过闭合回路的磁通量增加,面积有收缩趋势;若穿过闭合回路的磁通量减少,面积有扩张趋势。
[例3] 如图所示,圆形闭合导体线圈a平放在水平面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合且半径相等,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,滑动过程中下列说法正确的是( )
A.穿过线圈a的磁通量变大
B.俯视观察,线圈a中产生逆时针方向的感应电流
C.线圈a对水平面的压力减小
D.线圈a有收缩的趋势
听课记录:
逐点清(三) 右手定则
[多维度理解]
1.内容
伸开右手,让拇指与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面内,让磁感线 穿过手心,使拇指指向导体运动的方向,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
适用于闭合电路部分导体 产生感应电流的情况。
3.对右手定则的理解
(1)对右手定则主要用于闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时,产生的感应电动势的方向与感应电流的方向判定。
(2)右手定则仅在导体切割磁感线时使用,应用时要注意磁场方向、导体运动的方向、感应电流的方向三者互相垂直。
(3)当导体的运动方向与磁场方向不垂直时,拇指应指向与磁感线垂直的分速度方向。
楞次定律与右手定则的选用方法
(1)如果导体不动,回路中的磁通量变化,要用楞次定律判定感应电流方向。
(2)如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,优先选用右手定则判定。
(3)如果导体不动,而磁场相对导体运动,仍可用右手定则判断感应电流的方向,但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向,而是磁场运动的反方向,即导体相对磁场做切割磁感线运动的方向。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)右手定则是用来判断感应电流方向的。( )
(2)右手定则是楞次定律在导体切割磁感线这种特殊情况下的应用。( )
(3)右手定则也能判断因磁场变化引起的感应电流的方向。( )
2.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
3.如图所示,边长为d的正方形线圈,从位置A开始向右运动,并穿过宽度为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B,则( )
A.整个过程,线圈中始终有感应电流
B.整个过程,线圈中始终没有感应电流
C.线圈进入磁场和离开磁场的过程中,有感应电流,方向都是逆时针方向
D.线圈进入磁场的过程中,感应电流的方向为逆时针方向;离开磁场的过程中,感应电流的方向为顺时针方向
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第2课时 楞次定律
逐点清(一)
[多维度理解]
1.阻碍 磁通量 2.(1)相反 (2)相同 3.(1)排斥力
(2)吸引力 (3)守恒的
[典例] 选C 经过Ⅰ时,穿过闭合线框向里的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向外,由安培定则可知感应电流方向为a→b→c→d→a,A错误;经过Ⅱ时,穿过闭合线框的磁通量不变,则无感应电流,B错误,C正确;经过Ⅲ时,穿过闭合线框向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为a→d→c→b→a,D错误。
[全方位练明]
1.(1)× (2)× (3)× (4)√
2.选C 根据安培定则,长直导线周围的磁场如图。将线圈水平向右移动,穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈中产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知,线圈中产生顺时针方向的感应电流,A错误;将线圈沿电流方向向上移动,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,B错误;增大长直导线中的电流,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律可知,线圈中产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外,由安培定则可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,C正确;线圈以ab为轴转动90°的过程中,穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈中产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知,线圈中产生顺时针方向的感应电流,D错误。
逐点清(二)
[例1] 选D 根据安培定则可知,在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外,当I减小时,穿过线圈a的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈a中产生逆时针方向的感应电流;同理可知,线圈b中产生顺时针方向的感应电流。选项D正确,A、B、C错误。
[例2] 选A 当车轮带动磁体上移时,穿过线圈1的磁通量向上增加,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电阻R1的电流从下往上,A正确;当车轮带动磁体下移时,穿过线圈2的磁通量向上增加,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电阻R2的电流从下往上,B错误;当车轮带动磁体上移时,根据“来拒去留”,则线圈1对磁体有排斥作用,C错误;当车轮带动磁体下移时,根据“来拒去留”,线圈2对磁体有排斥作用,D错误。
[例3] 选C 若滑动变阻器的滑片P向上滑动,电路中电阻增大,电流减小,通电螺线管产生的磁场的磁感应强度减小,所以穿过线圈a的磁通量减小,原磁场方向向下,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向向下,由安培定则可知,俯视观察,线圈a中产生顺时针方向的感应电流,A、B错误;根据楞次定律的结论“来拒去留”“增缩减扩”可知,线圈a有向上运动和扩张的趋势,对水平面的压力减小,C正确,D错误。
逐点清(三)
[多维度理解]
1.垂直 四指 2.切割磁感线
[全方位练明]
1.(1)√ (2)√ (3)×
2.选D 由右手定则知ef上的电流方向由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,D正确。
3.选D 在线圈进入或离开磁场的过程中,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生,线圈全部在磁场外或在磁场中时,穿过线圈的磁通量不变,没有感应电流产生,选项A、B错误;由右手定则可知,线圈进入磁场的过程中,感应电流沿逆时针方向,线圈离开磁场的过程中,感应电流沿顺时针方向,选项C错误,D正确。
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