人教版选修二 2.1 楞次定律 课件（42张PPT）

(共42张PPT)
第二章 电磁感应
2.1 楞次定律
【学习目标】
(1)理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判断感应电流方向。
(2)理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的一种具体表现形式，会用右手定则判断感应电流方向。
(3)经历推理分析得出楞次定律的过程，体会归纳推理的方法。
(4)经历实验探究得出楞次定律的过程，提升科学探究的能力。
复习与回顾
感应电流产生的条件
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
向下插入 向上拔出
提出问题：感应电流的方向与哪些因素有关？
实验现象
探究一、探究电流计指针偏转方向与螺线管电流方向关系
探究影响感应电流方向的因素
1、试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系
左进左偏
右进右偏
探究影响感应电流方向的因素
右偏俯视逆时针
探究一、探索电流计指针偏转方向与螺线管电流方向关系
实验现象
动画模拟
2、根据指针偏转方向确定螺线管电流方向
N极插入俯视逆时针
探究影响感应电流方向的因素
左偏俯视顺时针
探究一、探索电流计指针偏转方向与螺线管电流方向关系
实验现象
动画模拟
2、根据指针偏转方向确定螺线管电流方向
N极拨出俯视顺时针
探究影响感应电流方向的因素
左偏俯视顺时针
探究二、S极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
实验现象
动画模拟
S极插入俯视顺时针
探究影响感应电流方向的因素
实验现象
动画模拟
右偏俯视逆时针
S极拨出俯视逆时针
探究二、S极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
示意图
原磁场方向
原磁场的磁通量变化
感应电流的磁场方向
N 极插入
N 极拔出
S 极插入
S 极拔出
感应电流方向(俯视）
顺时针
顺时针
逆时针
逆时针
实验现象
向下
向上
增加
向下
向下
减小
向上
向下
增加
向上
向上
减小
一、影响感应电流方向的因素
原磁场方向
原磁场的磁通量变化
感应电流的磁场方向
N 极插入
N 极拔出
S 极插入
S 极拔出
感应电流方向(俯视）
顺时针
顺时针
逆时针
逆时针
向下
向上
增加
向下
向下
减小
向上
向下
增加
向上
向上
减小
请你仔细分析表中各项，什么情况下感应电流的磁场与原磁场同向？什么情况下感应电流磁场与原磁场反向？
“增反”
“增反”
“减同”
“减同”
原磁场的磁通量增加，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通时的增加
原磁场的磁通量增加，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通时的增加
原磁场的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通时的减少
原磁场的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通时的减少
“阻碍”
B原
B感
一、影响感应电流方向的因素
B感
Φ原
增
减
与
B原
与
B原
阻碍
变化
反
同
总结规律
一、影响感应电流方向的因素
闭合导体回路原磁通量的变化
感应电流
产生
阻碍
产生
感应电流的磁场
（中间量）
1、内容：
感应电流的磁场
总要
阻碍
引起感应电流的
磁通量的变化
二、楞次定律
2、适用范围：一切产生感应电流的情况
3.判断感应电流方向的步骤：
Φ原变化
I感
B感
产生
产生
阻碍
对“阻碍”的理解
感应电流的磁场
原磁通量变化
增反减同
谁在阻碍？
阻碍
否，减缓进程
能否阻止？
如何阻碍？
阻碍什么？
N
S
N
N
N
S
S
S
来拒去留
N
S
S
N
N
S
S
N
4.更换视角
斥力
引力
如图2.1-2，用绳吊起一个铝环，用磁体的任意一极去靠近铝环，会产生什么现象？把磁极从靠近铝环处移开，会产生什么现象？解释发生的现象。
铜环运动方向
原磁场方向
磁铁运动方向
穿过回路磁通量的变化
感应电流磁场方向
感应电流方向（左视）
水平向右
向右
向左
增加
减少
向左
向右
逆时针
顺时针
向右
向左
阻碍相对运动
理论分析
实验验证
二、楞次定律
实验现象：
①磁体靠近铝环时，铝环向后退
②磁体从靠近处远离铝环时，铝环跟随磁体
阻碍相对运动
二、楞次定律
实验观察
二、楞次定律
【例题1】法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N 两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
①方向：
②变化：
③阻碍：
利用安培定则判断感应电流方向
明确原磁场方向
判断磁通量如何变化
利用增反减同确定感应电流的磁场方向
④一抓：
思路导引：
线圈N中磁感线BO向下
线圈N中磁通量减少（从有到无）
线圈N中感应电流的磁场Bi方向向下
思路导引：
【例题2】在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平移时，其中产生了A-B-C-D-A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置，磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动
①方向：
②变化：
③阻碍：
利用安培定则判断感应电流磁场方向
明确原磁场方向
磁通量增加
利用增反减同确定感应电流的磁场变化情况
④一抓：
右手定则可知，在导线右侧，线圈中磁感线垂直纸面向里
线圈中感应电流的磁场垂直纸面向外
线圈向左移动
①方向：
②变化：
③阻碍：
④一抓：
应用楞次定律的四要素
明确穿过闭合电路原磁场的方向。
明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
利用安培定则确定感应电流的方向。
“增反减同”
“来拒去留”
C
D
E
F
v
B
在图2.1-7中，假定导体棒CD向右运动。
1.我们研究的是哪个闭合导体回路
2.当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小
3.感应电流的磁场应该是沿哪个方向的
4.导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的
（CDEF）
（增大）
（垂直纸面向外）
（沿CD棒向上）
思考与讨论
Bi
I
当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时，同学们判断下面各种情况导体棒中的感应电流方向？
I
I
I
思考与讨论：
思考与总结
I
I
I
I
导体棒处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，速度方向水平向右，感应电流方向沿着导体棒，这里也有三个方向，这三个方向之间的关系可不可以像左手定则一样，用一只手来反映呢？
伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。
简单直接方便
I
三、右手定则
实验验证
B
v
C
D
指针右偏
I
三、右手定则
实验验证
B
v
C
D
指针右偏
I
三、右手定则
实验验证
B
v
C
D
指针左偏
I
三、右手定则
进行实验
三、右手定则
安培定则：
左手定则：
右手定则：
已知电流，判磁场方向
已知电流、磁场，判电流受力方向
导线切割磁感线后，判产生感应电流方向
左手定则：
区别一、安培定则、右手定则与左手定则
受“力”→“丿”向左边→左手
“磁电互生”用右手
“粗暴选用”
区别二、右手定则与楞次定律
楞次定律 右手定则
区别 研究对象
适用范围
应用
联系 整个闭合导体回路
切割磁感线运动的导体
各种电磁感应现象
只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
右手定则是楞次定律的特例
用于磁感应强度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
【例题1】如图，在水平面上的两根光滑的金属导轨上放置两根导体棒AB、CD，当条形磁铁插入与拔出时下列表述正确的有（不考虑导体棒间的磁场力）。（ ）
A.插入时AB、CD相向运动
C.拔出时AB、CD相向运动
“增缩减扩”
楞次定律表述三：
使回路面积有扩大或缩小的趋势
B.插入时AB、CD相互远离
D.拔出时AB、CD相互远离
解析：
AB、CD回路中原磁场方向向下，磁铁插入时回路中磁通量增加，根据楞次定律感应电流为俯视逆时针（如图）。磁铁在AB处产生的磁场如图所示。
B1
B2
B
F1
F2
为便于分析作出下面平面图。B可以分解为水平分量B2和竖直分量B1，感应电流所受的安培力分别为F2和F 1， F 1使AB棒向右运动。同理可分析出CD棒向左运动，即磁铁插入时两棒相向运动。
磁铁拨出时的分析方法与上述一致，可得两棒相互远离。
AD
【例题2】如图所示，导线框abcd和通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则(　　)
A．线框中有感应电流，且按顺时针方向
B．线框中有感应电流，且按逆时针方向
C．线框中有感应电流，但方向难以判断
D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流
解法一：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流由a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的。
解析：
B
解法二：同样由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向，由对称性可知合磁通量Φ＝0；当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，再由安培定则判断出感应电流按逆时针方向。
1.下图中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
（1）当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
（2）当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
B原
B感
I感
练习与应用
1.下图中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
（2）当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？
B原
B感
I感
练习与应用
2. 下图中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时，请用楞次定律判断MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向。
I感
B感
B感
I感
练习与应用
下图中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时，请用楞次定律判断MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向。
I感
练习与应用
如图2.1-12所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。
练习与应用
1、应用楞次定律解决问题的一般思路
2、右手定则
总结
确定研究的闭合回路
B原
B感
I感
楞次定律
安培定则
判断
I
A. B. C. D.
a b
v
a b
v
a b
v
a b
v
1、判断下列各线框中的感应电流的方向
I
I
I
I
2、如图所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）
A．圈a中将产生顺时针方向的感应电流（俯视）
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a的面积有增大的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力将增大
D
3、2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试运行试验如图1，图2是磁浮的原理图，图2中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（　　）
A.俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
B.俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
C.俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
D.俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
B