物理人教版2019选择性必修第二册2.1楞次定律（共21张ppt)

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第二章 电磁感应
2.1楞次定律
这首人们耳熟能详的唐诗，曾给我们带来多少愉悦和幻想呀！如今，诗人笔下的三峡，不仅风景秀丽依然，更在为祖国的建设作着巨大的贡献。
电厂里巨大的发电机怎么会发出这么多电来？ 磁生电有什么规律呢？这一章我们将进一步去认识电与磁的规律。
朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。 两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。
早发白帝城
【学习目标】
理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判定感应电流的方向。
2.经历实验探究和推理分析得出楞次定律的过程，提升科学探究和归纳推理的能力。
温故而知新
1.感应电流的产生条件是什么？
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化
2.怎样判定通电螺线管内部磁场的方向？
线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电 流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏 转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同。感应电流的方向与哪些因素有关？
问题？
感应电流的方向与磁通量的变化（增加或减少）有什么关系呢？
穿过闭合回路的磁通量变化是产生感应电流的条件，所以感应电流的方向可能与磁通量的变化有关。
影响感应电流方向的因素
实验现象表明：
磁铁插入时线圈的磁通量都在增大，如果磁场方向不同，感应电流的方向不相同。
磁铁拔出时线圈的磁通量都在减小，如果磁场方向不同，感应电流的方向也不同。
看来，实验结果并不能直接显示出感应电流的方向与磁通量变化的关系。
那么应该如何转换一个角度来研究这一问题呢？
进一步分析可以想到，磁体周围存在磁场，感应电流也会产生磁场。感应电流的磁场（磁通量）与磁体的磁场（磁通量）有没有联系呢？
磁体的磁场方向
磁通量的变化
感应电流的方向（俯视）
感应电流的磁场方向
感应电流的磁场与磁体的磁场的方向的关系
影响感应电流方向的因素
向下
向上
增加
增加
逆时针
顺时针
向上
向下
相反
相反
向下
向上
减小
减小
顺时针
逆时针
向下
向上
相同
相同
当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，以阻碍原磁通量的增加。
当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，以阻碍原磁通量的减少。
增反减同
1.内容
感应电流具有这样的方 向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
一、楞次定律
①谁在阻碍？
②阻碍什么？
③如何阻碍？
④能否阻止
感应电流产生的磁场
引起感应电流的磁通量的变化
“增反减同”
楞次
2.楞次定律的理解
⑴对“阻碍”的理解：
阻碍也不是相反，而是反抗”变化”,即“增反减同”
不能，延缓了磁通量的变化。
例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？
分析与解答
首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈N和电流表组成的闭合导体回路。
线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的（如图），这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。
开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。
感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减小，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。
根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿图所示的方向。
明
确
研
究
对
象
原磁通
量变化
原磁场
方向
楞次定律
感应电流
磁场方向
感应电
流方向
楞次定律的应用步骤
安培定则
一原 二感 三电流
例2. 如图所示，在通有电流I 的长直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，垂直于导线左右平移时，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？
分析与解答
选择矩形线圈为研究对象，画出通电直导线一侧的磁感线分布图（如右图），磁感线方向垂直纸面向里，用“×”表示。已知矩形线圈中感应电流的方向是A→B→ C→ D →A，根据右手螺旋定则，感应电流的磁场方向是垂直纸面向外的（即指向读者的，用矩形中心的圆点“·”表示）。
根据楞次定律，感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的。现在已经判明感应电流的磁场从纸面内向外指向读者，是跟原来磁场的方向相反的。因此线圈移动时通过它的磁通量一定是在增大。这说明线圈在向左移动。
⑵从另一个角度认识楞次定律
在下面四个图中标出线圈上的N、S极
二、楞次定律
移近时
斥力
阻碍相互靠近
移去时
引力
阻碍相互远离
感应电流的效果总是阻碍导体和引起感应电流的磁体间的相对运动
楞次定律表述二：
“来拒去留”
N
S
N
N
N
S
S
S
二、楞次定律
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。
答案：用磁体的任意一极去靠近铝环，铝环就会向右远离磁体。
把磁极从靠近铝环处移开， 铝环就会向左靠近磁体。
二、楞次定律
⑶从能量转化的角度认识楞次定律
在上述实验中，把磁极插入线圈或从线圈内抽出时， 推力或拉力都必须做功，做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能。
感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。
在右图中，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？
右手定则：伸开右手，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，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
这就是更便于判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则
回路CDEF
增大
逆时针
C-D
（1）楞次定律适用于由磁通量变化引起感应电流的一切情况；
右手定则只适用于导体切割磁感线。
（2）右手定则与楞次定律本质一致，“右手定则”是“楞次定律”的特例。
（3）在判断导体切割磁感线产生的感应电流时右手定则与楞次定律是等效的,
右手定则比楞次定律方便。
3.右手定则与楞次定律
当堂检测
1.［多选］关于楞次定律，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的方向相反
B. 感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C. 感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
CD
解析：感应电流的磁场并不阻碍原磁场，而是阻碍原磁场的变化。感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小：当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，简言之“增反减同”。
2. 如图，矩形金属线框abcd固定在桌面上，直导线MN贴近桌面且通有M向N的恒定电流I。将MN从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，线框中感应电流的方向是（　　）
A. 一直沿abcda方向
B. 一直沿adcba方向
C. 先沿adcba方向，后沿abcda方向
D. 先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向
解析：由安培定则得，通有恒定电流的直导线产生的磁场在导线右边的方向为垂直纸面向外。在导线从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，如图所示，可分为4个过程，第1个过程，穿过线框的磁通量向外增加；第2个过程，穿过线框的合磁通量向外减少；第3个过程，穿过线框的合磁通量向里增加；第4个过程，穿过线框的磁通量向里减少。根据楞次定律可知，线框中的感应电流先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向。
D
当堂检测
当堂检测
3.甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内，甲环中通以顺时针方向的电流I，如图所示，当甲环中电流逐渐增大时，乙环所受磁场力的方向是（　　）
A. 指向圆心 B. 背离圆心
C. 垂直纸面向内 D. 垂直纸面向外
解析：当甲环中电流逐渐增大时，在环内产生的磁场增大，乙环内的磁通量增大，为阻碍磁通量的增大，乙环有面积减小的趋势，故乙环受力的方向指向圆心。
点评：　应用楞次定律的推广表述来解决形变、导体相对运动等与安培力方向有关的问题，能够减少中间环节、化繁为简。
A
1、楞次定律的内容：
从磁通量变化的角度看：
感应电流总要阻碍磁通量的变化
从导体和磁体的相对运动的角度看：
感应电流总要阻碍相对运动
小结
2、楞次定律中“阻碍”的含意：
不是阻止；可理解为“增反、减同”，
“结果”反抗“原因”
感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。
G
－
＋
+
N极插入
N极抽出
S极插入
S极抽出
S
N
S
N
我们看到磁体的某一个磁极向线圈中插入、再从线圈中抽出时，电流表的指针都发生了偏转。但两种情况下偏转的方向不同。
什么因素会影响感应电流的方向呢？今天这堂课我们就来探究这个问题。