鲁科版高中物理选修3－2第二章 楞次定律和自感现象第一节《感应电流的方向》课件2（共43张PPT）

课件43张PPT。第2章 楞次定律和自感现象本章通过实验与探究的结果，给出了关于感应电流方向的规律——楞次定律，在产生电磁感应的各种情况下，都可以运用楞次定律来判断感应电流的方向．右手定则可看成是楞次定律在导体做切割磁感线这种特殊情况下的应用．自感现象是电磁感应现象，要理解通、断电自感中电流的变化，日光灯就是自感现象的应用实例．1．通过探究，理解楞次定律．
2．通过实验，了解自感现象．举例说明自感现象在生活和生产中的应用．
本章重点：楞次定律、右手定则、自感现象．
本章难点：楞次定律的理解及应用，自感现象的应用．
本章主要研究感应电流方向的判断，多与电磁感应定律结合来解决有关感应电动势(或感应电流)的电路问题，进而与电路、力学相联，考查学生的综合能力．因此，学习本章时要理解楞次定律中阻碍的含义及推广，应用楞次定律判断感应电流的方向，关键是掌握判断方法，并能灵活应用．
第1节 感应电流的方向学习目标：1.知道楞次定律的探究过程及注意的问题．
2．正确理解楞次定律的内容及不同的描述方法．
3．掌握用楞次定律判定感应电流的方向问题．
4．会用右手定则及楞次定律解答有关问题．重点难点：1.理解楞次定律、右手定则．
2．利用楞次定律判断感应电流的方向．
易错问题：1.错误的认为感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量．
2．判断感应电流方向时，不能正确把握磁场方向及强弱变化两个因素．
3．错误的认为右手定则和楞次定律是相互独立的．一、探究感应电流的方向
1．探究电流表偏转方向与电流流向的关系：用一只灵敏电流计、干电池、电池盒、开关、阻值较大的电阻和若干导线，连成如图2－1－1所示的电路，闭合开关，观察电流表指针向哪边偏转．图2－1－12．螺线管的绕行方向和灵敏电流计的连接如图2－1－2所示，在下列表格中填写实验现象．假设电流从正接线柱流入，指针向正极偏转．
图2－1－2向下向下向上向上增加减少增加少右偏左偏左偏右偏向上向下向下向上反向同向反向同向二、楞次定律
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．
注意：感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，而不是磁通量．
三、右手定则
1．判定方法
伸出右手，让拇指跟其余四指在 ，使拇指与并拢的四指 ；让磁感线 手心，使 指向导体运动的方向，其余 所指的方向就是感应电流的方向．
阻碍磁通量同一平面内垂直穿入四指拇指垂直2．适用范围
适用于 电路部分导体 产生感应电流的情况．
闭合切割磁感线应用右手定则判断电流的方向时，楞次定律能判断吗？
【思考·提示】　能．右手定则只是楞次定律的特例，右手定则能用的地方，楞次定律一定能用．
一、对楞次定律的理解及应用
1．对楞次定律中“阻碍”的理解
(1)“阻碍”的几个层次
(2)“阻碍”的表现形式
楞次定律中的“阻碍”的作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：
①阻碍原磁通量的变化；
②阻碍导体的相对运动(来拒去留)；
③通过改变线圈面积来“反抗”(扩大或缩小)；
④阻碍自身电流的变化(自感现象在下一节学习)．
1．阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”．
2．阻碍不是相反．当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁通量方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁通量方向相同(增反减同)．
3．涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动．
2．楞次定律中的两种关系
(1)明确各个物理量之间的关系
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合回路中会产生感应电流．而感应电流与其他电流一样，也会产生磁场，即感应电流的磁场，这样回路中就存在两个磁场——原来的磁场(引起感应电流的磁场)和感应电流的磁场．原磁场(原磁通量)要增加时，感应电流的磁场阻碍它的增加，两个磁场就方向相反；原磁场(原磁通量)要减弱时，感应电流的磁场阻碍它的减弱，两个磁场方向相同．(2)楞次定律中的因果关系
闭合导体回路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流磁场的出现是感应电流存在的结果，简单地说，只有当穿过闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现．
3．应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
这个方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路，同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素．
楞次定律告诉我们两个磁场方向的关系，即感应电流的磁场与原磁场“增反减同”，不是简单相同或相反的关系．二、楞次定律与右手定则的区别
1．从研究对象来说：楞次定律研究的是闭合回路，右手定则研究的是闭合回路的一部分，即切割磁感线的那一段导体．
2．从应用范围来说：楞次定律一般应用于由磁通量变化产生的电磁感应现象(包括导体切割磁感线的情况)，而右手定则只适用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象．
3．从产生的电动势来说：由楞次定律得出的是，闭合回路相当于电源；由右手定则得出的是，部分导体相当于电源．
右手定则可看作楞次定律的特殊情况．用右手定则判断的问题同样可以用楞次定律进行判断．三、应用楞次定律或右手定则判定电势的高低
1．若相当于电源的部分是线圈，用楞次定律来判断，通过线圈的感应电流方向即为电势升高的方向，也就是在电源内部电流从负极流向正极．无论线圈闭合与否，都存在感应电动势．对回路不闭合的情况，可假想闭合来处理．
2．若是直导体切割磁感线产生的电动势，可用右手定则直接判断，四指所指的那一侧即为电源的正极．
某实验小组用如图2－1－3所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是(　　)
图2－1－3A．a→G→b
B．先a→G→b，后b→G→a
C．b→G→a
D．先b→G→a，后a→G→b
【思路点拨】　根据引起感应电流的磁场变化情况，按照楞次定律应用的一般步骤分析．
【解析】　①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．
②明确回路中磁通量变化情况：向下的磁通量增加．
③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．
④应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即：从b→G→a.
同理可以判断：条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.
【答案】　D【点评】　应用楞次定律判断感应电流的方向，一般步骤也可概括为下列四句话：“明确增减和方向，‘增反减同’切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向”．
1．如图2－1－4所示，试判定在开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的电流方向．
图2－1－4解析：闭合电路ABCD中的磁场方向，根据安培定则判断为垂直于纸面向外．闭合S，穿过回路ABCD的原磁场从无到有，磁通量增大，由楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场相反，即垂直于纸面向里．再由安培定则判知ABCD中感应电流的方向是A→D→C→B→A.断开S，穿过回路ABCD的原磁场从有到无，故磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向和原磁场相同，即垂直纸面向外．再由安培定则判知线圈ABCD中感应电流的方向为A→B→C→D→A.
答案：见解析
如图2－1－5所示，水平的平行光滑导轨，金属棒PQ与导轨良好接触，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，现使PQ在水平向右的恒力F作用下向右运动．试判断：
图2－1－5(1)棒PQ中感应电流的方向；
(2)棒PQ中哪端电势高；
(3)棒PQ所受安培力方向．
【思路点拨】　应用右手定则判断时，四指的指向是电源内部电流方向，由低电势指向高电势．
【解析】　PQ在恒力F作用下运动，产生感应电流，因而受安培力作用，随着速度的增大，安培力也增大，当安培力大小与恒力F相等时，PQ将做匀速运动，速度达到最大．
(1)由右手定则知感应电流方向为Q→P；
(2)PQ运动产生感应电动势，相当于电源，因电源内部电流由低电势流向高电势，所以P端电势高于Q端电势；
(3)因棒中电流由Q→P，由左手定则知棒所受安培力方向向左．
【答案】　(1)Q→P　(2)P端高　(3)向左
【点评】　右手定则是判断切割类电流方向时常用的方法，若是回路中磁通量变化引起感应电流时，只能用楞次定律判断．
2．在北半球地磁场的竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设飞行员左方机翼末端处电势为φ1，右方机翼末端处电势为φ2，则(　　)
A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高
B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高
C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高
D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高
解析：选AC.磁场竖直分量向下，利用右手定则：手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，此端即感应电动势的正极，故只要在北半球且飞行高度不变，无论向哪个方向飞，都有φ1>φ2，A、C正确，B、D错误．
如图2－1－6所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)
A．向右摆动
B．向左摆动
C．静止
D．不能判定
图2－1－6【解析】　法一：微元法：画出条形磁铁的磁感线分布如图2－1－7所示，当磁铁向环运动时，由楞次定律判断出铜环的感应电流方向，把铜环的电流等效为许多段直线电流元，取上、下两段电流元研究，根据左手定则判断出两段电流元受力如图所示，因此可推断出整个环所受合力向右．
【思路点拨】　由于穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，使铜环受到力的作用，则铜环会发生运动．图2－1－7法二：躲闪法：磁铁向右运动，使铜环的磁通量增加而产生感应电流，由楞次定律可知，为阻碍原磁通量的增大，铜环必向磁感线较疏的右方运动，即往躲开磁通量增加的方向运动．
法三：等效法：磁铁向右运动，将铜环产生的感应电流等效为图2－1－8所示的条形磁铁，则两磁铁有排斥作用．
图2－1－8【答案】　A
【点评】　虽然解法不同，但本质还是楞次定律．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义，是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提．
3．如图2－1－9所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处自由下落接近回路时(　　)
图2－1－9A．p、q将互相靠拢
B．p、q将互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
解析：选AD.条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过闭合回路中的磁通量将增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现应为：使回路面积减小，延缓磁通量的增加；对磁铁产生向上的磁场力，延缓磁铁的下落．