資源簡介

2.1楞次定律
回顧感應電流
1、閉合回路的磁通量發生變化時，會產生感應電流。
注意：磁通量=BS。
磁通量變化的四種情況：（1）磁場改變，閉合回路的面積不變；
（2）磁場不變，閉合回路的面積變化；
（3）B、S都變化；
（4）線框旋轉。
探究感應電流方向的實驗
實驗如圖，當磁鐵靠近或原理螺線管時觀察電流表的偏轉。
實驗結論分析：
甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少．
3、實驗結論：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．
楞次定律
1、內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．
2、作用：判斷感應電流的方向
3、理解：“增反減同”“來拒去留”“增縮減擴”
4、判斷步驟：
(1)明確所研究原磁場的方向．
(2)判斷磁通量變化．
(3)依據“增反減同”判斷感應電流的磁場方向．
(4)利用右手螺旋定則(安培定則)判斷感應電流的方向．
四、右手定則
1、內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向．
2、作用：閉合電路的部分導體切割磁感線產生感應電流方向的判斷．
例題講解
【例1】如圖所示，在水平放置的條形磁體的N極附近，一個閉合線圈豎直向下運動并始終保持水平，在位置B，N極附近的磁感線正好與線圈平面平行，A、B之間和B、C之間的距離都比較小，則線圈A、B、C三個位置的感應電流方向（從上往下看）是（　　）
A．順時針、順時針、順時針 B．順時針、無電流、順時針
C．逆時針、無電流、逆時針 D．逆時針、逆時針、逆時針
解：從A到B過程，穿過線圈的磁通量減小，磁場方向斜向上，據楞次定律判斷可知：線圈中感應電流方向沿逆時針（俯視）；到達B處時磁通量為零，因為還在向下運動，所以磁通量有反向增大的趨勢線圈中感應電流方向沿逆時針（俯視）；從B到C過程，穿過線圈的磁通量增大，磁場方向斜向下，據楞次定律判斷可知：線圈中感應電流方向沿逆時針（俯視）；所以線圈A、B、C三個位置的感應電流方向都是逆時針方向，故D正確，ABC錯誤；
故選：D。
【例2】如圖所示，將帶鐵芯的線圈A通過滑動變阻器和開關連接到電源上，把線圈A放進螺線管B的里面，開關閉合瞬間電流計指針向右擺動，則開關閉合以后（　　）
A．將線圈A拔出過程中指針向左偏轉
B．滑片P快速向右移動指針向右偏轉
C．向線圈A中插入鐵芯指針向左偏轉
D．再斷開開關的瞬間指針不偏轉
解：由題，開關閉合瞬間流過原線圈的電流增大，則原線圈內產生的磁感應強度增大，穿過副線圈B的磁通量增大，電流計指針向右擺動；
A、開關閉合后，線圈A拔出時穿過B的磁通量減小，根據楞次定律產生的感應電流方向與開始時相反，電流計指針向左擺動，故A正確；
B、開關閉合后，滑動變阻器的滑片向右滑動，接入電路中的電阻值增大，則電路中電流減小，穿過B的磁通量減小，根據楞次定律產生的感應電流方向與開始時相反，電流計指針向左擺動，故B錯誤；
C、線圈A插入鐵芯后，穿過B的磁通量增加，根據楞次定律產生的感應電流方向與開始時相同，電流計指針向右偏轉，故C錯誤；
D、斷開開關的瞬間電路中電流減小，原線圈A產生的磁通量減小，穿過B的磁通量減小，根據楞次定律產生的感應電流方向與開始時相反，電流計指針向左擺動，故D錯誤；
故選：A。
【例3】如圖所示，虛線為區域Ⅰ和區域Ⅱ的分界線，區域Ⅰ有垂直紙面向外的勻強磁場，區域Ⅱ有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度均為B，把正方形線框從區域Ⅰ拉到區域Ⅱ過程中，線框中的電流方向為（　　）
A．順時針 B．逆時針
C．先順時針后逆時針 D．先逆時針后順時針
解：把正方形線框從區域Ⅰ拉到區域Ⅱ過程中，通過線框的磁通量向外減小，向里增大，根據楞次定律可知當線框運動到虛線位置時，電流方向為逆時針，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
【例4】一個橢圓形閉合金屬線圈固定放置在紙面內，其左側同一平面內固定一根直導線，給直導線通以如圖1所示的電流，取該方向為電流的正方向，電流隨時間變化規律的圖像如圖2所示，可判斷（　　）
A．閉合線圈所在處的磁場方向垂直紙面向里
B．閉合線圈內磁通量一直增加
C．閉合線圈內的感應電流存在情況：有、無、有順次出現
D．閉合線圈內的感應電流存在情況：無、有、無順次出現
解：A、根據安培定則可知，閉合線圈所在處的磁場方向垂直紙面向外，故A錯誤；
B、電流產生的磁場與電流的大小成正比，可知穿過閉合線圈的磁通量先增大再不變后減小，故B錯誤；
CD、穿過閉合線圈的磁通量先增大再不變后減小，根據感應電流產生的條件可知，閉合線圈內的感應電流存在情況：有、無、有順次出現，故C正確，D錯誤。
故選：C。
基礎練習
1、如圖所示，在水平桌面上有一金屬圓環，在它圓心正上方有一條形磁鐵（極性不明），當條形磁鐵下落時，可以判定（　　）
A．環中將產生俯視順時針的感應電流
B．環對桌面的壓力將增大
C．環有面積增大的趨勢
D．磁鐵將受到豎直向下的電磁作用力
2、如圖所示，長直導線與閉合金屬線框位于同一平面內。當長直導線中的電流增大時，下列敘述線框中感應電流的方向與所受安培力方向正確的是（　　）
A．感應電流方向為順時針，線框受安培力的合力方向向左
B．感應電流方向為逆時針，線框受安培力的合力方向向右
C．感應電流方向為順時針，線框受安培力的合力方向向右
D．感應電流方向為逆時針，線框受安培力的合力方向向左
3、“探究影響感應電流方向的因素”的實驗裝置如圖所示，某實驗小組在實驗中判斷出電流從電流計正極（右）流入時，指針向右偏轉。現將磁鐵從線圈上方某位置向上拔出線圈時，發現電流計的指針向右偏轉，則（　　）
A．條形磁鐵上極是N極
B．線圈內磁通量逐漸減小，感應電流的磁場與原磁場的方向相反
C．磁鐵在豎直拔出過程中，感應電流在線圈內部磁場的方向向下
D．若將磁鐵豎直向下插入線圈，電流計指針仍向右偏轉
提升訓練
4、如圖所示，用輕繩將一條形磁鐵豎直懸掛于O點，在其正下方的水平絕緣桌面上放置一銅質圓環。現將磁鐵從A處由靜止釋放，經過B、C到達最低處D，再擺到左側最高處E，圓環始終保持靜止。下列說法正確的是（　　）
A．磁鐵在A、E兩處的重力勢能相等
B．磁鐵從A到D的過程中，圓環對桌面的壓力小于圓環受到的重力
C．磁鐵從D到E的過程中，圓環受到的摩擦力方向水平向右
D．磁鐵從A到D的過程中，從上往下看，圓環中產生逆時針方向的電流
5、如圖所示，某老師上課做演示實驗時，用繩吊起一個鋁環，用手拿住磁鐵使其N極去靠近鋁環。下列說法正確的是（　　）
A．鋁環有擴大的趨勢
B．鋁環將會遠離磁鐵
C．從A向B看，鋁環中有順時針方向電流
D．鋁環中的電能是憑空產生的
6、如圖（a），在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側。導線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖（b）所示，規定從Q到P為電流正方向。則在～時間內，下列判斷正確的是（　　）
A．線圈R整體所受安培力方向始終向右
B．線圈R中感應電流在t= 時改變方向
C．線圈R的面積始終有擴張的趨勢
D．線圈R中感應電流的方向始終沿順時針方向
答案詳解
1、解：AD、因為條形磁鐵的極性不明，穿過環的磁場方向不明確，無法根據楞次定律判斷感應電流磁場方向，故A錯誤；
BC、當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速靠近金屬圓環時，通過圓環的磁通量增加，根據楞次定律，圓環中產生的感應電流的磁場要阻礙磁通量的增加，阻礙磁鐵的靠近，所以金屬圓環對桌面的壓力會增大，金屬圓環還有收縮的趨勢，以縮小面積來阻礙磁通量的增加。故B正確，C錯誤；
D、當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速靠近金屬圓環時，通過圓環的磁通量增加，根據楞次定律，圓環中產生的感應電流的磁場要阻礙條形磁鐵靠近，所以磁鐵受到豎直向上的電磁作用力，故D錯誤。
故選：B。
2、解：直線電流方向向上，根據安培定則，知導線右側磁場的方向垂直紙面向里，電流逐漸增大，則磁場逐漸增強，根據楞次定律，金屬線框中產生逆時針方向的感應電流。
根據左手定則，知金屬框左邊受到的安培力方向水平向右，右邊受到的安培力水平向左，離導線越近，磁場越強，則左邊受到的安培力大于右邊受到的安培力，所以金屬框所受安培力的合力水平向右。
故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
3、解：AC.由于電流從電流計正極（右）流入時，指針向右偏轉，可知磁鐵拔出線圈時，線圈中的電流方向自上而下；根據安培定則，螺旋管下端為N極，上端為S，感應電流的磁場方向向下，由于原磁通量在減小，根據楞次定律原磁場方向向下，即磁鐵下端為N極，上端為S極，故A錯誤，C正確；
B.磁鐵拔出線圈，線圈內磁通量逐漸減小，根據楞次定律，感應電流的磁場與原磁場的方向相同，故B錯誤；
D.若將磁鐵豎直向下插入線圈，線圈內磁通量逐漸增大，根據楞次定律，感應電流的磁場與原磁場的方向相反，即感應電流的磁場方向向上，根據安培定則，電流計指針向左偏轉，故D錯誤。
故選：C。
4、解：A、圓環中的磁通量發生變化，產生感應電流，感應電流激發的磁場總是阻礙磁通量的變化，所以磁鐵受到的磁場力對其做負功，所以磁鐵在A、E兩處不等高，故A錯誤。
B、磁鐵從A到D的過程中，圓環對磁鐵的力斜向上，根據牛頓第三定律磁鐵對線圈的反作用力斜向下，所以圓環對桌面的壓力大于圓環受到的重力，故B錯誤。
C、磁鐵從D到E的過程中，圓環對磁鐵的力斜向右下，根據牛頓第三定律磁鐵對圓環的反作用力斜向左上，圓環處于平衡態，所以圓環受到的摩擦力方向水平向右，故C正確。
D、磁鐵從A到D的過程中，圓環中的磁通量變大，根據楞次定律，所以從上往下看，圓環中產生順時針方向的電流，故D錯誤。
故選：C。
5、解：AB、磁鐵靠近鋁環，鋁環中的磁通量變大，根據楞次定律可知，要想阻礙鋁環中磁通量變化，鋁環會有縮小趨勢，且遠離磁鐵，故A錯誤，B正確；
C、磁鐵N極靠近鋁環，鋁環中磁感線方向向右，磁通量增大，根據楞次定律及右手螺旋定則可知，要想阻礙磁通量變化，鋁環中應產生逆時針方向電流（從A向B看），故C錯誤；
D、能量是守恒的，不可能憑空產生，故D錯誤。
故選：B。
6、解：AC、因為通電導線的磁感應強度大小正比于電流大小，故線框R中的磁感應強度與時間變化的關系與導線PQ中電流變化類似。在～時間內，導線PQ中電流從Q到P，電流逐漸減小，根據右手螺旋定則，此時導線在線框R處產生的磁場垂直向里，且磁場強度逐漸減小，根據楞次定律，線圈R感應電流產生的磁場方向也垂直向里（減同），且線圈R有擴展和向左運動的趨勢，即線圈R整體所受安培力方向向左，根據右手螺旋定則，線圈R中的電流方向為順時針方向。在～時間內，導線中電流從P到Q，電流逐漸增大，根據右手螺旋定則，此時導線在線框R處產生的磁場垂直向外，且磁場強度逐漸增大，根據楞次定律，線圈R感應電流產生的磁場方向為垂直向里（增反），且線圈R有緊縮和向右運動的趨勢，即線圈R整體所受安培力方向向右，根據右手螺旋定則，線圈R中的電流方向為順時針方向，故AC錯誤：
BD、綜合上述分析，在～T時間內，線圈R中感應電流的方向始終沿順時針方向，故C錯誤，D正確。
故選：D。

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