2.1楞次定律 课件 (共44张PPT) 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

(共44张PPT)
2.1 楞次定律
人教版（2019）物理（选择性必修第二册）
第二章 电磁感应
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律
2.探究分析得出解释楞次定律，会用楞次定律判断感应电流方向
3.知道右手定则并能用右手定则判断导线切割磁感线产生的感应电流的方向
现象：两根完全相同的铝管；两个质量相同的物块（一个有磁性，一个没有磁性）
想一想：为什么磁铁比非磁铁掉落的要慢？
（1）电路闭合
（2）穿过回路的磁通量发生变化
感应电流的产生条件是什么？
温故知新
新课讲解
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？
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。
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？
试触的方法确定电流计指针偏转方向与电流方向的关系
左进左偏
右进右偏
根据指针偏转方向可确定电流方向
探究影响感应电流方向的因素
1.实验目的
探究感应电流的方向与原磁场的方向、磁通量的变化的关系
2.实验器材
电磁铁、线圈、电流表、电线
3.实验步骤
（1）把条形磁铁的N极分别插入线圈和从线圈中拔出，记下电流表的偏转方向。
（2）将磁铁翻转，然后把S极分别插入线圈和从线圈中拔出，记下电流表的偏转方向。
（3）根据电流表的偏转方向推出感应电流的方向，根据右手螺旋定则就能判定感应电流的磁场方向。
N极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
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S极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
点击播放视频
N极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
右偏俯视逆时针
左偏俯视顺时针
返回
S极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
左偏俯视顺时针
右偏俯视逆时针
返回
N极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
S极插入、拔出时螺线管中感应电流方向
左偏俯视顺时针
右偏俯视逆时针
右偏俯视逆时针
左偏俯视顺时针
表一 线圈内磁通量增加时的情况 原磁场方向B0 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
左图
右图
实验分析
——Φ增加
B0
向下
逆时针（俯视）
B
向上
向上
顺时针（俯视）
B
向下
B与B0反向
B0
表二 线圈内磁通量减少时的情况 原磁场方向B0 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
左图
右图
实验分析
——Φ减少
B0
向下
顺时针（俯视）
B
向下
向上
逆时针（俯视）
B
向上
B与B0同向
B0
v
表三 闭合线框内磁通量增加时的情况 原磁场方向B0 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
左图
右图
v
垂直纸面向里
逆时针
垂直纸面向外
垂直纸面向外
顺时针
垂直纸面向里
实验分析
——Φ增加
B与B0反向
增量分析
v
表四 闭合线框内磁通量减少时的情况 原磁场方向B0 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
左图
右图
垂直纸面向里
顺时针
垂直纸面向里
v
垂直纸面向外
逆时针
垂直纸面向外
B与B0同向
实验分析
——Φ减少
增量分析
4.实验结论
（1）当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
即：感应电流阻碍了磁通量的增加。
（2）当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
即：感应电流阻碍了磁通量的减少。
可用四字归纳：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，这就是楞次定律。
2.对楞次定律的理解
(1)从磁通量变化来看：感应电流总要阻碍磁通量的变化；
（增“反” 减“同” ）。
(2)阻碍不是相反也不是阻止，只能减缓原磁场的磁通量的变化，并不能阻止磁通量的变化。
楞次定律
3.楞次定律与能量守恒
楞次定律可以看成是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。
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。
例如：把磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能。
G
G
1）明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向
2）判断闭合回路内原磁场的磁通量的变化
3）由楞次定律判断感应电流的磁场方向
4）由安培定则和感应电流的磁场方向，
判断出感应电流的方向
B0方向
Φ的变化
B方向
I感方向
Φ增加，B与B0反向→I感
Φ减少，B与B0同向→I感
运用楞次定律的解题步骤
磁铁靠近超导环，超导环中感应电流方向如何？
研究对象：
原磁场方向：
磁通量变化：
感应电流的磁场方向：
超导环
向下
Φ增加
向上
感应电流的方向：
逆时针
楞次定律——阻碍磁通量的变化
楞次定律——阻碍相对运动
1）用磁铁的任意一极去接近左环，会产生什么现象？
左边的铝环是闭合的，右边的铝环是非闭合的，
横梁可以绕中间的支点转动
任一磁极靠近左环，左环中磁通量增加，为了阻碍磁通量的增加，左环要反抗磁铁的靠近，所以左环远离磁铁.
把磁铁从A环移开，会产生什么现象？
任一磁极远离左环，左环中磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，左环要反抗磁铁的远离，所以左环远离磁铁.
2）用磁铁的任意一极去接近或离开右环，会产生什么现象？
任一磁极去接近或离开右环，由于右环非闭合，没有感应电流，所以右环不动。
来阻去留
判断相对运动时：
研究对象：
N线圈中原磁场方向：
N线圈中磁通量变化：
N线圈中感应电流的磁场方向：
N线圈中感应电流的方向：
例1 如图所示，开关S断开瞬间，线圈N中感应电流沿什么方向？
S
M
N
B0
Ii
↑
向下
N线圈与电流表组成的闭合回路
减少
向下
顺时针
经典例题
原磁场方向：
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
例2 线圈在导线的一侧左右平移时，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？
●
D
A
B
C
感应电流磁场方向：
●
×
B与B0方向相反，说明磁通量Φ变大
线圈向左移动
解析：
E
F
v
B
A
由楞次定律判断感应电流方向
↑
伸开右手，使拇指与其余四指垂直，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方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
右手定则
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？
回路CDEF
增大
逆时针
C→D
思考与讨论
1.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。
2.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，“右手定则”是“楞次定律”的特例。
特别提醒！
1.常见的芯片卡内有线圈，如图所示，图中下半部分表示芯片卡内的线圈，上半部分表示读卡机内的线圈。读卡机线圈中的电流会产生磁场，当芯片卡接近读卡机时，这个磁场会在芯片卡中产生感应电流，驱动芯片发出信息。现两线圈均静止，从上往下看，为使芯片线圈中产生逆时针方向的电流，则读卡机线圈中的电流（从上往下看）应为( )
A.沿逆时针方向且逐渐增大
B.沿顺时针方向且逐渐减小
C.沿顺时针方向且逐渐增大
D.沿逆时针方向且保持不变
经典例题
C
答案：C
解析：若芯片线圈中产生逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则，可知芯片中电流产生的磁场方向向上，根据楞次定律可知，读卡机中电流产生的磁场向上且逐渐减小或者向下且逐渐增大，再根据右手螺旋定则，可判断出读卡机中的电流为逆时针且逐渐减小，或者顺时针逐渐增大。
2.小明同学利用如图装置研究电磁感应现象时，发现电流表的指针向右偏转（电流表的偏转满足左进左偏，右进右偏），该同学可能进行的操作是( )
A.断开开关瞬间
B.开关闭合时在线圈A中插入铁芯
C.开关断开时将滑动变阻器的滑片向左滑动
D.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动
B
答案：B
解析：A.断开开关瞬间向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故A错误；B.开关闭合时在线圈A中插入铁芯，则导致向下穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从右侧进入电流表，则电流表应右偏，故B正确；C.开关断开时，线圈A无电流，滑动变阻器的滑片滑动不影响B，故C错误；D.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动，导致A的电流减小，向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故D错误。故选B。
楞次定律
探究影响感应电流方向的因素
右手定则：适用于闭合电路中部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
楞次定律
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
用楞次定律判定感应电流的方向的基本思路
1.研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，下列说法正确的是( )
A.B线圈的磁通量将减小
B.B线圈一定有收缩的趋势
C.B线圈中感应电流产生的磁场阻止了B线圈内磁通量的增加
D.若从左向右看B中产生顺时针方向的电流，则A左端是强磁性合金的N极
D
答案：D
解析：AB.现对A进行加热，其磁感应强度增大，A内部磁场与外部磁场方向相反，B线圈的总磁通量与A内部磁场方向相同，磁通量变大，由楞次定律可知，B线圈一定有扩张的趋势，故AB错误；C.根据楞次定律可知，B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加，而非阻止，故C错误;D.根据右手螺旋定则和楞次定律可知，若从左向右看B中产生顺时针方向的电流，感应电流磁场向右，则中原磁场方向向左，A内部磁场大于外部磁场，因此磁场方向要看内部，即A左端是强磁性合金的N极，故D正确。故选D。
2.如图所示，长度为1m的空心铝管竖直放置。某同学把一块圆柱形强磁体从管的上端管口静止释放，磁体在管中运动的时间为3s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦及空气阻力。则磁体( )
A.在管内下落的过程中，管中没有产生感应电流
B.在管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0
C.在管中加速向下运动时，铝管对桌面的压力将逐渐增大
D.在管内下落的过程中，其重力势能的减少量小于动能的增加量
C
答案：C
解析：A.在管内下落的过程中，管中磁通量发生变化，产生感应电流，故A错误；B.磁体由静止释放，故磁体的初动量为零，磁体在下落过程中由楞次定律可知，磁体下落的过程中存在阻碍它运动的力，但不会使磁体减速为零，故末动量不为零，由动量定理可知，合外力的冲量不为零，故B错误；C.磁体加速向下运动时，受到的磁场力方向向上，且逐渐增大，根据牛顿第三定律，铝管受到的磁场力方向向下，且逐渐增大，因此铝管对桌面的压力将逐渐增大，故C正确；D.磁体在下落过程中，减少的重力势能转化为内能和动能，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，故D错误。故选C。
3.如图为某品牌手机无线充电的原理示意图。若某段时间内送电线圈产生的磁场B在逐渐增强，则( )
A.此时送电线圈中的电流由端口1流入
B.此时受电线圈的端口3为正极
C.此时受电线圈的面积有扩大的趋势
D.受电线圈中电流产生的磁场方向与图示磁场方向相同
A
答案：A
解析：A.某段时间内送电线圈产生的磁场B在逐渐增强，根据安培定则可知，此时送电线圈中的电流由端口1流入，故A正确；B.由楞次定律可知，此时受电线圈的端口4为正极，故B错误；C.磁场B在逐渐增强，所以受电线圈的面积有收缩的趋势，故C错误；D.根据楞次定律，受电线圈中电流产生的磁场方向与图示磁场方向相反，故D错误。故选A。
4.如图所示，圆环形导体线圈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b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是( )
A.线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量减小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
D
答案：D
解析：B.当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；ACD.由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，AC错误。故选D。
5.在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示.导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面.当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是：( )
A.N有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B.N有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
C.N有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
D.N有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
C
答案：C
解析：ab向右运动时，由右手定则可知，感应电流由a流向b，ab加速运动，感应电动势： 变大，感应电流： 变大，穿过N的磁通量增大，为阻碍磁通量的增加，由楞次定律可知，N有收缩的趋势，由楞次定律可知，N中感应电流沿逆时针方向，C正确.