資源簡介

第二章　電磁感應
1　楞次定律
[學習目標]　
1.通過實驗探究，歸納出判斷感應電流方向的規律——楞次定律(重點)。
2.理解楞次定律，并能夠熟練應用楞次定律判斷感應電流的方向(重難點)。
3.掌握右手定則，能夠熟練應用右手定則判斷感應電流的方向(重點)。
一、實驗：探究影響感應電流方向的因素
1．實驗原理
通過實驗，觀察、分析原磁場方向和磁通量的變化，記錄感應電流的方向，然后歸納出感應電流的方向與原磁場方向、原磁通量變化之間的關系。
2．實驗器材
條形磁體，線圈，電流表，滑動變阻器，干電池，開關，導線若干。
3．實驗過程
(1)采用試觸法探究電流表指針的偏轉方向和電流方向之間的關系。
一般情況電流從哪一側接線柱流入，指針就向哪一側偏轉，即左進左偏，右進右偏。(指針偏轉方向應由實驗得出，并非所有電流表都是這樣的)
(2)探究條形磁體插入或拔出線圈時感應電流的方向。
①按圖連接電路，明確線圈的繞線方向。
②畫出實驗草圖，記錄磁極運動的四種情況。
③觀察并記錄。
甲 乙 丙 丁
條形磁體運 動的情況 N極向 下插入 線圈 S極向 下插入 線圈 N極朝 下時抽 出線圈 S極朝 下時抽 出線圈
原磁場方向 (“向上”或 “向下”)
穿過線圈的 磁通量變化 情況(“增加” 或“減少”)
感應電流的 方向(在線圈 上方俯視) 逆時針 順時針 順時針 逆時針
感應電流的 磁場方向 (“向上”或 “向下”)
原磁場與感 應電流磁場 方向的關系
④整理器材。
4．分析現象得出結論
(1)甲、乙兩種情況下，磁通量都________，感應電流的磁場方向與原磁場方向______。
(2)丙、丁兩種情況下，磁通量都________，感應電流的磁場方向與原磁場方向______。
(3)結論：感應電流的磁場總要________引起感應電流的________________。
例1　(2022·常州市高二期中)在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中。
(1)已將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及開關按如圖所示部分連接，要把電路連接完整，則N連接到________(選填“a”“b”“c”或“M”)，M連接到________(選填“a”“b”“c”或“N”)。
(2)正確連接電路后，開始實驗探究，某同學發現當他將滑動變阻器的滑片P向右加速滑動時，靈敏電流計指針向右偏轉，由此可以判斷________。
A．線圈A向上移動，能引起靈敏電流計指針向左偏轉
B．當斷開開關時，能引起靈敏電流計指針向右偏轉
C．滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動，電流計指針都靜止在中央
D．因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷靈敏電流計指針偏轉的方向
(3)某同學第一次將滑動變阻器的滑片P慢慢向右移動，第二次將滑動變阻器的滑片P快速向右移動，發現電流計的指針擺動的幅度第二次的幅度大，原因是線圈中的________________(選填“磁通量”“磁通量的變化”或“磁通量變化率”)第二次比第一次的大。
(4)某同學在實驗室重做該實驗，他將靈敏電流計、線圈A和B、電池組、開關用導線連接成電路。當接通、斷開開關時，電流計的指針都沒有偏轉，其可能的原因是______。
A．開關的位置接錯
B．電流計的正負極接錯
C．線圈B的接頭接反
D．電池組的正負極接反
(5)通過實驗可以得出：當穿過閉合回路的____________時，閉合回路中就會產生感應電流。
二、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________引起感應電流的________________。
2．理解楞次定律中“阻礙”的含義
(1)誰阻礙——______________________。
(2)阻礙誰——______________________________________________。
(3)如何阻礙——當原磁通量增加時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向______；當原磁通量減少時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向________。
(4)阻礙效果——阻礙并________(填“是”或“不是”)阻止。只是延緩了磁通量的變化，這種變化還將繼續進行。
3．從能量的角度理解楞次定律
電磁感應產生的過程是其他形式的能轉化為電能的過程。
楞次定律中的“阻礙”作用，是能量守恒的必然結果。在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為________，在轉化過程中總能量________。
法拉第最初發現電磁感應現象的實驗如圖所示。軟鐵環上繞有M、N兩個線圈，
(1)S閉合瞬間
①穿過N的磁場方向為________；
②穿過N的磁通量________；
③N中感應電流方向為________；
(2)S斷開瞬間，N中感應電流方向為______。
(1)感應電流的磁場總是阻止原磁通量的變化。(　　)
(2)感應電流的磁場總是與原磁場反向，阻礙原磁場的變化。(　　)
(3)感應電流的磁場方向可能與原磁場方向相同。(　　)
例2　如圖甲所示，有一閉合線圈，磁場方向垂直于線圈平面向里為正方向，當磁感應強度隨時間按如圖乙所示規律變化，則在0～2t0時間內，線圈中感應電流的方向(　　)
A．一直順時針
B．一直逆時針
C．先順時針后逆時針
D．先逆時針后順時針
例3　(2022·常州市高二期末)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
應用楞次定律解題的一般步驟：
(1)確定研究對象：哪個閉合回路；
(2)確定閉合回路中原磁場的方向；
(3)確定穿過閉合回路的磁通量如何變化；
(4)根據楞次定律判斷感應電流磁場的方向；
(5)由安培定則最終確定感應電流的方向。
三、右手定則的理解和應用
如圖所示，導體棒ab向右做切割磁感線運動。
(1)請用楞次定律判斷感應電流I的方向。
(2)感應電流I的方向、原磁場B的方向、導體棒運動的速度v的方向三者之間滿足什么關系？(閱讀課本并伸開右手做一做)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．右手定則：伸開________，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________指向導線運動的方向，這時________所指的方向就是感應電流的方向。
2．兩點說明：(1)大拇指所指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動。
(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導體相當于________。
例4　如圖所示，同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里。導體棒的電阻可忽略。當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是(　　)
A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a
B．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a
C．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b
D．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b
楞次定律與右手定則的比較
規律 比較內容　　　 楞次定律 右手定則
區 別 研究對象 整個閉 合回路 閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體
適用范圍 各種電磁 感應現象 只適用于部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情況
聯系 右手定則是楞次定律的特例
1　楞次定律
[學習目標]　1.通過實驗探究，歸納出判斷感應電流方向的規律——楞次定律(重點)。2.理解楞次定律，并能夠熟練應用楞次定律判斷感應電流的方向(重難點)。3.掌握右手定則，能夠熟練應用右手定則判斷感應電流的方向(重點)。
一、實驗：探究影響感應電流方向的因素
1．實驗原理
通過實驗，觀察、分析原磁場方向和磁通量的變化，記錄感應電流的方向，然后歸納出感應電流的方向與原磁場方向、原磁通量變化之間的關系。
2．實驗器材
條形磁體，線圈，電流表，滑動變阻器，干電池，開關，導線若干。
3．實驗過程
(1)采用試觸法探究電流表指針的偏轉方向和電流方向之間的關系。
一般情況電流從哪一側接線柱流入，指針就向哪一側偏轉，即左進左偏，右進右偏。(指針偏轉方向應由實驗得出，并非所有電流表都是這樣的)
(2)探究條形磁體插入或拔出線圈時感應電流的方向。
①按圖連接電路，明確線圈的繞線方向。
②畫出實驗草圖，記錄磁極運動的四種情況。
③觀察并記錄。
甲 乙 丙 丁
條形磁體運 動的情況 N極向 下插入 線圈 S極向 下插入 線圈 N極朝 下時抽 出線圈 S極朝 下時抽 出線圈
原磁場方向 (“向上”或 “向下”)
穿過線圈的 磁通量變化 情況(“增加” 或“減少”)
感應電流的 方向(在線圈 上方俯視) 逆時針 順時針 順時針 逆時針
感應電流的 磁場方向 (“向上”或 “向下”)
原磁場與感 應電流磁場 方向的關系
④整理器材。
4．分析現象得出結論
(1)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。
(2)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。
(3)結論：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
例1　(2022·常州市高二期中)在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中。
(1)已將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及開關按如圖所示部分連接，要把電路連接完整，則N連接到________(選填“a”“b”“c”或“M”)，M連接到________(選填“a”“b”“c”或“N”)。
(2)正確連接電路后，開始實驗探究，某同學發現當他將滑動變阻器的滑片P向右加速滑動時，靈敏電流計指針向右偏轉，由此可以判斷________。
A．線圈A向上移動，能引起靈敏電流計指針向左偏轉
B．當斷開開關時，能引起靈敏電流計指針向右偏轉
C．滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動，電流計指針都靜止在中央
D．因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷靈敏電流計指針偏轉的方向
(3)某同學第一次將滑動變阻器的滑片P慢慢向右移動，第二次將滑動變阻器的滑片P快速向右移動，發現電流計的指針擺動的幅度第二次的幅度大，原因是線圈中的_______________(選填“磁通量”“磁通量的變化”或“磁通量變化率”)第二次比第一次的大。
(4)某同學在實驗室重做該實驗，他將靈敏電流計、線圈A和B、電池組、開關用導線連接成電路。當接通、斷開開關時，電流計的指針都沒有偏轉，其可能的原因是________。
A．開關的位置接錯
B．電流計的正負極接錯
C．線圈B的接頭接反
D．電池組的正負極接反
(5)通過實驗可以得出：當穿過閉合回路的________時，閉合回路中就會產生感應電流。
答案　(1)a　c　(2)B　(3)磁通量變化率　(4)A　(5)磁通量發生變化
解析　(1)將電流計與線圈B串聯成另一個回路，所以N連接a。
將電池組、開關、滑動變阻器、線圈A串聯成一個回路，注意滑動變阻器接一上一下兩個接線柱，所以M連接c。
(2)由題意可知：當P向右加速滑動時，線圈A中的電流應越來越小，則其磁場減小，線圈B中磁通量減少，此時線圈B中產生了電流，使指針向右偏轉，故可知當B中的磁通量減小時，電流表指針向右偏。
線圈A向上移動時，線圈B中磁通量減小，指針向右偏轉，故A錯誤；當斷開開關時，線圈A中磁場減小，故線圈B中磁通量減小，指針向右偏轉，故B正確；P勻速運動時，線圈A中也會產生變化的磁場，線圈B中產生感應電流使指針偏轉，故C錯誤；雖然線圈A、線圈B的繞線方向未知，但根據題意可以判斷靈敏電流計指針偏轉的方向，故D錯誤。
(3)兩種情況下滑動變阻器的滑片P移動的快慢不同，說明電流變化快慢不同，線圈B中的磁感應強度變化快慢不同，即磁通量變化率不同，產生的感應電動勢大小不同，線圈中的磁通量變化率第二次比第一次的大。
(4)如果將開關與靈敏電流計構成回路，當接通、斷開開關時，線圈B中的磁通量不變，電流計的指針不會偏轉，故A正確；電流計的正負極接錯，只是偏轉方向變化，仍會偏轉，故B錯誤；線圈B的接頭接反，當接通、斷開開關時，線圈B中的磁通量會發生變化，電流計的指針會偏轉，故C錯誤；電池組的正負極接反，當接通、斷開開關時，線圈B中的磁通量會發生變化，只是電流計的指針偏轉方向變化，仍會偏轉，故D錯誤。
(5)通過實驗總結得出，當穿過閉合回路的磁通量發生變化時，閉合回路中就會產生感應電流。
二、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．理解楞次定律中“阻礙”的含義
(1)誰阻礙——感應電流產生的磁場。
(2)阻礙誰——阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
(3)如何阻礙——當原磁通量增加時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反；當原磁通量減少時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相同。
(4)阻礙效果——阻礙并不是(填“是”或“不是”)阻止。只是延緩了磁通量的變化，這種變化還將繼續進行。
3．從能量的角度理解楞次定律
電磁感應產生的過程是其他形式的能轉化為電能的過程。
楞次定律中的“阻礙”作用，是能量守恒的必然結果。在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為電能，在轉化過程中總能量守恒。
法拉第最初發現電磁感應現象的實驗如圖所示。軟鐵環上繞有M、N兩個線圈，
(1)S閉合瞬間
①穿過N的磁場方向為________；
②穿過N的磁通量________；
③N中感應電流方向為________；
(2)S斷開瞬間，N中感應電流方向為________。
答案　(1)①向下　②增加　③逆時針方向　(2)順時針方向
(1)感應電流的磁場總是阻止原磁通量的變化。(　×　)
(2)感應電流的磁場總是與原磁場反向，阻礙原磁場的變化。(　×　)
(3)感應電流的磁場方向可能與原磁場方向相同。(　√　)
例2　如圖甲所示，有一閉合線圈，磁場方向垂直于線圈平面向里為正方向，當磁感應強度隨時間按如圖乙所示規律變化，則在0～2t0時間內，線圈中感應電流的方向(　　)
A．一直順時針
B．一直逆時針
C．先順時針后逆時針
D．先逆時針后順時針
答案　A
解析　在0～t0內，穿過線圈的磁通量向里減小，根據楞次定律，感應電流的磁場方向垂直線圈向里，所以感應電流的方向為順時針方向；同理可得t0～2t0內感應電流的方向也為順時針方向，故A正確。
例3　(2022·常州市高二期末)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
答案　D
解析　線圈經過位置A向下運動時，磁感線向上，穿過線圈的磁通量減小，由楞次定律知線圈中感應電流為逆時針方向(從上往下看)；經過位置B時，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率不為零，在極短時間內由磁感線向上，穿過線圈的磁通量減小，到磁感線向下，穿過線圈的磁通量增大，感應電流為逆時針方向(從上往下看)；經過位置C向下運動時，磁感線向下，穿過線圈的磁通量增大，感應電流為逆時針方向(從上往下看)。
應用楞次定律解題的一般步驟：
(1)確定研究對象：哪個閉合回路；
(2)確定閉合回路中原磁場的方向；
(3)確定穿過閉合回路的磁通量如何變化；
(4)根據楞次定律判斷感應電流磁場的方向；
(5)由安培定則最終確定感應電流的方向。
三、右手定則的理解和應用
如圖所示，導體棒ab向右做切割磁感線運動。
(1)請用楞次定律判斷感應電流I的方向。
(2)感應電流I的方向、原磁場B的方向、導體棒運動的速度v的方向三者之間滿足什么關系？(閱讀課本并伸開右手做一做)
答案　(1)感應電流的方向為a→d→c→b→a；
(2)滿足右手定則。
1．右手定則：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。
2．兩點說明：(1)大拇指所指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動。
(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導體相當于電源。
例4　如圖所示，同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里。導體棒的電阻可忽略。當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是(　　)
A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a
B．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a
C．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b
D．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b
答案　B
解析　依據右手定則可判斷出導體棒PQ中的電流由P到Q，Q處電勢最高，P處電勢最低，由P到Q電勢逐漸升高。外電路中的電流方向總是從高電勢流向低電勢處，因此流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a，B正確。
楞次定律與右手定則的比較
規律 比較內容　　　 楞次定律 右手定則
區別 研究對象 整個閉合回路 閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體
適用范圍 各種電磁感應現象 只適用于部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情況
聯系 右手定則是楞次定律的特例

展開更多......

收起↑