内容正文:
第二章 电磁感应
1 楞次定律
学习任务一 探究影响感应电流方向的因素
[科学探究] 某同学利用如图1所示实验装置探究影响感应电流方向的因素时,记录了不同情况下条形磁铁的N极、S极的运动方向以及感应电流的方向,实验现象记录如图2所示.
图1
图2
(1)根据记录的实验现象,填写下表.
N
S
插入
拔出
插入
拔出
原磁场的方向
原磁场的磁通量的变化
感应电流的方向
(在线圈上方俯视)
感应磁场的方向
原磁场与感应磁场方向的关系
(2)分析表中内容,得出结论
①感应电流的方向与原磁场的方向 (选填“有”或“无”)直接关系.
② 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向 ;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向 .(均选填“相同”或“相反”)
例1 [2025·浙江1月选考] 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表,指针左偏;从“G0”或“G1”接线柱流入,指针右偏.如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间,则
(1)此时磁铁的运动状态是 (选填“向上拔出”“静止”或“向下插入”).
(2)只做以下改变,一定会增大图中电流表指针偏转角度的是 .(多选)
A.磁铁静止,向上移动线圈
B.增大(1)中磁铁运动速度
C.将导线从接线柱G1移接至接线柱G0
D.将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外
[反思感悟]
【要点总结】
根据探究实验可以得出如下结论:
(1)当线圈中的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍原磁通量的增加;当线圈中的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍原磁通量的减小.
(2)当条形磁铁靠近线圈时,两者相斥;当条形磁铁远离线圈时,两者相吸.
学习任务二 楞次定律
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
1.楞次定律内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化.
2.理解楞次定律中“阻碍”的含义
(1)谁阻碍—— .
(2)阻碍谁—— .
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向 ;当原磁通量减少时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向 .
(4)阻碍效果——阻碍并 (选填“是”或“不是”)阻止.只是延缓了磁通量的变化,这种变化还将继续进行.
3.从能量的角度理解楞次定律
电磁感应产生的过程是其他形式的能转化为电能的过程.
楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒的必然结果.在克服“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为 ,在转化过程中总能量 .
【辨别明理】
1.感应电流产生的磁场总是阻止原磁通量的变化. ( )
2.感应电流产生的磁场总是与原磁场反向,阻碍原磁场的变化. ( )
3.感应电流产生的磁场方向可能与原磁场方向相同. ( )
例2 (人教教材改编)如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中,线圈中感应电流 ( )
A.沿abcda流动
B.沿adcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流动
[反思感悟]
变式1 (多选)[2026·湖南湘潭高二期中] 如图所示,足够长的通电导线旁边有在同一平面内的矩形线圈abcd,则 ( )
A.当线圈向右平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
B.当线圈向下平动时,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d→a
D.当线圈向左平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
[反思感悟]
【要点总结】
应用楞次定律判定感应电流方向
学习任务三 右手定则
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
1.右手定则:伸开 ,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 指向导线运动的方向,这时 所指的方向就是感应电流的方向.
2.两点说明:(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既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 .
例3 (多选) 闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动,如图所示,能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度 B 的方向跟导体运动速度方向关系的是 ( )
A
B
C
D
变式2 如图所示是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
B
C
D
【要点总结】
楞次定律与右手定则的区别及联系
规律
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
1.(楞次定律)根据楞次定律,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方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
2.(楞次定律的应用)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
3.(右手定则)如图所示,CDEF是一个矩形金属框,当导体棒AB向右移动时,回路中会产生感应电流,则下列说法中正确的是 ( )
A.导体棒中的电流方向为B→A
B.电流表A1中的电流方向为F→E
C.电流表A1中的电流方向为E→F
D.电流表A2中的电流方向为D→C
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第二章 电磁感应
1 楞次定律
[科学探究] (1)如下表所示.
N
S
插入
拔出
插入
拔出
原磁场的方向
向下
向下
向上
向上
原磁场的磁通量的变化
增加
减少
增加
减少
感应电流的方向
(在线圈上方俯视)
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应磁场的方向
向上
向下
向下
向上
原磁场与感应磁场方向的关系
相反
相同
相反
相同
(2)①无 ②相反 相同
例1 (1)向上拔出 (2)BC
[解析] (1)指针左偏,可知电流从“-”接线柱流入灵敏电流表,由安培定则可知感应电流产生的磁场方向向下,与原磁场方向相同,故磁铁向上拔出.
(2)磁铁静止,向上移动线圈,产生的感应电流不一定增大,指针偏转角度不一定增大.增大(1)中磁铁运动速度,感应电流增大,指针偏转角度增大.将导线从接线柱G1移接至接线柱G0,回路总电阻减小,则感应电流增大,指针偏转角度增大.将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外,回路中感应电流不变,指针偏转角度不变.
[教材链接] 1.阻碍 磁通量 2.(1)感应电流产生的磁场 (2)阻碍引起感应电流的磁通量的变化 (3)相反 相同 (4)不是 3.电能 守恒
【辨别明理】
1.× 2.× 3.√
例2 A [解析] 由条形磁铁的磁场分布情况可知,线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量最少,线圈从Ⅰ位置到Ⅱ位置,穿过线圈自下而上的磁通量减少,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线圈中产生的感应电流的方向为abcda,线圈从Ⅱ位置到Ⅲ位置,穿过线圈自上而下的磁通量在增加,感应电流的磁场阻碍其增加,由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcda,故A正确.
变式1 BD [解析] 由右手螺旋定则可判断出导线在线圈处产生的磁场方向垂直于纸面向里,当线圈向右平动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同,感应电流的方向为a→d→c→b→a,故A错误;当线圈向下平动时,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,故B正确;当线圈以ad边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流的方向是a→d→c→b→a,故C错误;当线圈向左平动时,穿过线圈的磁通量增大,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,感应电流的方向是a→b→c→d→a,故D正确.
[教材链接] 1.右手 拇指 四指 2.(2)电源
例3 BC [解析] 导体不切割磁感线,因此无感应电流产生,故A错误;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导体向右,故B正确;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导体斜向左上方,故C正确;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导体向外,故D错误.
变式2 A [解析] 由右手定则可判断出,A图中电流方向为a→b,B图中电流方向为b→a,C图中电流方向为b→a,D图中电流方向为b→a,故A正确.
随堂巩固
1.C [解析] 感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化,当穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;当穿过闭合导体回路的磁通量减小时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,故选项C正确.
2.B [解析] 根据楞次定律可以判断,当增大B1和减小B2时,圆环中的磁通量向里增大,则圆环产生逆时针方向的感应电流,故选项A错误;当减小B1和增大B2时,圆环中的磁通量向外增大,则圆环产生顺时针方向的感应电流,故选项B正确;同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,圆环内的磁通量始终为零,不产生感应电流,故选项C、D错误.
3.B [解析] 根据右手定则可得导体棒中的电流方向为A→B,所以电流表A1中的电流方向为F→E,电流表A2中的电流方向为C→D,选项B正确,A、C、D错误.
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