教科版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应及其应用1楞次定律课件（60页ppt）

(共60张PPT)
第二章　电磁感应及其应用
1.楞次定律
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核心素养：1.能熟练运用右手定则判断感应电流的方向. 2.通过实验探究感应电流的 方向与磁通量的变化之间的关系，体会对实验现象和实验结果进行归纳推理的方法. 3.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律判断感应电流的方向.
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研习任务一　右手定则
合作　讨论
如图所示，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？
提示：（1）我们研究的是CDEF这个闭合的回路.
（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？
提示：（2）当CD向右运动时，穿过闭合回路的磁通量方向向 里，并且在增大.
（3）感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？
提示：（3）根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增 加，所以感应电流的磁场垂直纸面向外.
（4）导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？
提示：（4）根据安培定则可判断感应电流方向由C指向D.
教材　认知
垂直　
平
面　
导线运动　
四指　
3. 切割磁感线的导线就是电路中的电源，感应电流的方向就是感应电动势的方向 （在电源内部，由低电势指向高电势）.
导线切割磁感线运动　
[理解]　
1. 楞次定律与右手定则的比较
规律
楞次定律 右手定则
区
别 研究
对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感 线运动的导体
适用
范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割 磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产 生的电磁感应现象 用于导体切割磁感线产生的电磁感 应现象
联系 右手定则是楞次定律的特例
比较内容
2. 左手定则与右手定则的比较
比较项目 右手定则 左手定则
作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受磁场力的方向
已知条件 已知导体运动方向和磁场方向 已知电流方向和磁场方向
研习　经典
AC
A. 感应电流方向是N→M
B. 感应电流方向是M→N
C. 安培力方向水平向左
D. 安培力方向水平向右
解析：以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下，导体棒运动方向向右，由 右手定则可知，感应电流方向是N→M；再由左手定则可知，安培力方向水平向左.故 B、D错，A、C对.
名师点评
　　对于既需要判断感应电流方向又需要判断安培力方向的问题，一定分清楚右手定 则和左手定则，判断受力的时候用左手（如：安培力、洛伦兹力），其余情况用右手 （如：感应电流的方向、电流周围产生磁场的方向）.在导体棒切割磁感线而产生感 应电流的问题中，安培力充当阻力，对导体棒做负功，把机械能转化为电能，所以安 培力的方向与运动方向相反.
对应　训练
A. 有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右
B. 有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左
C. 有电流通过电流表，方向由d→c；作用于ab的安培力向左
D. 无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
解析：当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向b→a， 电流通过电流表，方向由d→c，根据左手定则，作用于ab的安培力向左，故C项正 确，A、B、D三项错误.
C
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研习任务二　探究影响感应电流方向的因素
教材　认知
一、实验器材
干电池、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、U形磁铁、导线、滑动变阻器、零刻 度线在刻度盘中央的灵敏电流计等.
二、实验步骤
1. 确定电流表指针偏转方向与电流方向及电流表红、黑接线柱的关系
（1）按图连接电路.
（2）调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大.
（3）迅速闭合开关，发现电流表指针偏转后立即断开开关.
（4）记录电流方向与电流表的指针偏转方向和电流表红、黑接线柱接线情况，找出 它们之间的关系.
2. 观察并记录磁场方向，磁通量变化情况与感应电流方向的关系
按图连接电路，明确螺线管的绕线方向.
（1）实验器材：条形磁铁、电流表、螺线管、导线、开关、学生电源、滑动变阻器.
N极向下（对着线圈） S极向下
原磁场B0方向
磁铁运动方向
感应电流方向
感应电流的磁场
B'方向
磁通量变化情况
B0与B'方向关系
（2）实验探究
①按如图所示情景连接电路，并在表1中填写四种探究结果.
表1
②按如图所示情景连接电路，并在表2中填写四种探究结果.
操作 开关闭合 开关断开 变阻器
R变大 变阻器
R变小
A线圈内部的磁场（B0）方向
穿过B线圈的磁通量的增减
电流表指针偏转方向
B线圈中感应电流方向
B线圈内部感应电流的磁场
（B'）方向
表2
相反　
相同
研习　经典
[典例2]　一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏 转，现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空.
　 　 　
图（a） 图（b） 图（c） 图（d）
解析：（2）由图（b）可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流 的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极.
S极　
解析：（1）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律可知感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极.
偏向正极　
图（a） 图（b）
解析：（3）由图（c）可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动.
向上　
图（c） 图（d）
解析：（4）图（d）中磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根 据楞次定律判断感应电流方向俯视为顺时针方向.
顺时针　
名师点评
　　解决此类问题需要的必备知识是楞次定律，另外两个方向必须搞清楚：一是线圈 绕向，二是电流方向和指针偏转方向之间的关系.
对应　训练
2. 某学习小组利用如图所示的实验装置探究螺线管线圈中感应电流的方向.
顺时针
向下
B原方向 Φ I感方向
（俯视） B感方向
N极插入 向下 增大 逆时针 向上
S极插入 向上 增大 ① ②
N极抽出 向下 减小 顺时针 向下
S极抽出 向上 减小 逆时针 向上
解析：（1）当S极插入时，原磁场方向向上，磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场磁通量的增加，故感应电流磁场方向向下，感应电流方向（俯视）为顺时针方向.
解析：（2）由实验可得磁通量Φ、原磁场B原方向、感应电流的磁 场B感方向三者之间的关系：Φ增大，B感与B原反向；Φ减小，
B感与B原同向.
Φ增大，B原与B感反向，Φ减小，B原与B感同向
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研习任务三　楞次定律
教材　认知
3. 因果关系
阻碍　
磁通量　
变化　
相反　
相同　
反　
同　
闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是 感应电流存在的结果，即只有当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.
1. 对楞次定律中“阻碍”的理解
问题 结论
谁阻碍谁 是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化
为何阻碍 （原）磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当 原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即 “增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最 终结果不受影响
[理解]　
2. 运用楞次定律判断感应电流方向的步骤
（1）明确闭合回路中引起感应电流的磁场（原磁场）的方向.
（2）判断穿过闭合回路原磁场磁通量的变化.
（3）根据楞次定律判断感应电流的磁场方向.
（4）运用安培定则，由感应电流的磁场方向，判断出感应电流的方向.
研习　经典
B
A. 顺时针，逆时针 B. 逆时针，顺时针
C. 顺时针，顺时针 D. 逆时针，逆时针
解析：当磁体接近线圈运动到a处时，线圈中的磁通量向下增加，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，由安培定则知线圈中感应电流的方向为逆时针（俯视）；当磁体从线圈中穿出运动到b处时，原磁场方向不变仍向下，但穿过线圈的磁通量要减少，根据楞次定律知感应电流的磁场方向向下，由安培定则知感应电流为顺时针（俯 视）.故选B.
名师点评
　　用楞次定律解题时一定要把握好因果关系，明确阻碍的意义和方法，可以根据用 楞次定律判断感应电流方向的步骤，多练几遍以达到熟能生巧、运用自如.
对应　训练
A. 同时增大B1减小B2
B. 同时减小B1增大B2
C. 同时以相同的变化率增大B1和B2
D. 同时以相同的变化率减小B1和B2
解析：若要产生顺时针方向的感应电流，则感应磁场的方向应垂直纸面向里， 由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或者向外的磁通 量增多，A错误，B正确；同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变 化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会 产生感应电流，C、D 错误.
B
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课时作业（五）
[基础训练]
A. 根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量
B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C. 当导体切割磁感线运动时，必须用右手定则确定感应电流的方向
D. 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反
D
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解析：由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故A 错误.感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化， 故B错误.导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以 由楞次定律确定感应电流的方向，故C错误.由楞次定律知，如果是因磁通量的减少 而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁 通量的减小；如果是因磁通量的增加而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感 应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，故D正确.
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A B
B
C D
解析：要线圈与磁铁相互排斥需线圈闭合，A错误；根据“来拒去留”可知，当磁铁 靠近线圈时，线圈会对磁铁有排斥作用，B正确.
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A. MN中的电流突然增大
B. MN向左平移
C. 线圈向上平移
D. 线圈绕MN旋转90°
B
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解析：根据安培定则，线圈所在处的磁场垂直纸面向里，MN中的电流突然增大，线 圈的磁通量增大，由楞次定律，线圈产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则，ab 边受安培力向右，cd边受安培力向左，ab边磁场强，安培力大，导线与线圈相互排 斥，A错误；MN向左平移，线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，线圈产生顺时针 方向的感应电流，根据左手定则，ab边受安培力向左，cd边受安培力向右，ab边磁场 强，安培力大，导线与线圈相互吸引，B正确；线圈向上平移，穿过线圈的磁通量不 变，不产生感应电流，导线与线圈无作用力，C错误；线圈绕MN旋转90°，穿过线 圈的磁通量不变，不产生感应电流，导线与线圈无作用力，D错误.
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A. 环中产生顺时针的感应电流
B. 环对桌面的压力小于重力
C. 环受到向右的摩擦力
D. 环有收缩的趋势
B
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解析：当条形磁铁水平向右平移时，闭合金属环内向上的磁通量减小，由楞次定律可 知，金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流，将金属圆环等效成条形磁体，则上面 为N极，故与条形磁铁相吸，则环对桌面的压力小于重力，故A错误，B正确；当条形 磁铁沿水平向右平移时，闭合金属圆环内的磁通量减小，因此圆环的面积有扩大的趋 势，同时有跟随磁铁运动的趋势，金属圆环受安培力水平分力跟条形磁铁运动的方向 相同，则环受到向左的摩擦力，故C、D错误.
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A. 铝球将做匀速直线运动
B. 铝球将做减速直线运动
C. 铝球将做加速直线运动
D. 铝球将做曲线运动
解析：铝球是金属的，金属小球可看作由许多金属线圈构成，在向磁铁方向运动过程 中，由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场，穿过金属线圈中的磁通量会发生改变， 金属线圈中会产生感应电流，根据楞次定律可知，磁铁会阻碍线圈的运动，所以铝球 会做减速直线运动.
B
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A. 拨至M端或N端，圆环都向左运动
B. 拨至M端或N端，圆环都向右运动
C. 拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
解析：无论拨至M端或N端，线圈中的电流从无到有，电流产生的磁感应强度增大， 通过圆环的磁通量增大，圆环会向右运动以阻碍磁通量的增大.故选B.
B
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A. 先逆时针后顺时针的感应电流
B. 先顺时针后逆时针的感应电流
C. 逆时针方向的持续流动的感应电流
D. 顺时针方向的持续流动的感应电流
解析：只有S极的磁单极子从上向下穿过闭合超导线圈时，穿过线圈的磁通量先向上 增加，后向下减小，根据楞次定律可知，从上向下看线圈中产生顺时针方向的持续流 动的感应电流.
D
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`
甲 乙
C
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A. 如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中 的磁通量发生了变化
B. 如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势
C. 如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通 过R的电流自下而上
D. 如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通 过R的电流自上而下
解析：外力摇手柄使得铜盘转动产生感应电动势的是铜盘盘面上无数个沿半径方向的 铜棒在切割磁感线而产生的，故A、B错误；若用外力顺时针（从左边看）转动铜盘 时，根据右手定则可得感应电流方向为C到D（电源内部），D端是感应电动势的正 极，所以通过R的电流自下而上，故C正确，D错误.
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[能力提升]
A. 两导线中的电流同时减小
B. 两导线中的电流同时增大
C. 线框向左移动
D. 线框向右移动
B
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解析：由右手螺旋定则可知，a和b两直导线在矩形线框所在区域产生的磁场垂直于纸 面向外，当两导线中电流同时减小时，矩形线框中磁通量减小，由楞次定律可知，矩 形线框中产生逆时针方向的电流，同理可知，当两导线中的电流同时增大时产生顺时 针方向的电流，A错误，B正确；当线框向左移动或向右移动时，线框中的磁通量不 变，没有感应电流产生，C、D错误.
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A. 向右加速运动 B. 向左加速运动
C. 向右匀速运动 D. 向右减速运动
BD
解析：根据安培定则可知，MN处于闭合电路产生的垂直于纸面向里的磁场中，MN在安培力作用下向右运动，说明MN受到的安培力方向向右，由左手定则可知电流由M指向N，由安培定则知线圈L1中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知，线圈L2中产生感应电流的磁场应该是向上减小或向下增加，再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动.
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A. 感应线圈中产生的是方向不变、大小不变的电流
B. 感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流
C. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，且该安培力会阻碍汽车运动
D. 若给路面下的线圈通以同向电流，则会影响充电效果
CD
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解析：由于路面下线圈中的电流不知是怎么变化，即产生的磁场无法确定变化情况， 所以感应线圈中的电流大小不能确定，故A、B错误；感应线圈随汽车一起运动过程 中会产生感应电流，在路面线圈的磁场中受到安培力，根据“来拒去留”可知，此安 培力阻碍相对运动，即阻碍汽车运动，故C正确；给路面下的线圈通以同向电流时， 路面下的线圈产生相同方向的磁场，汽车运动时，穿过感应线圈的磁通量变化率变 小，所以产生的感应电流变小，影响充电效果，故D正确.
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A. 此摆振动的开始阶段机械能不守恒
B. 导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反
C. 导体环通过最低点时，环中感应电流最大
D. 最后此摆在匀强磁场中振动时，机械能守恒
ABD
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解析：此摆振动的开始阶段，导体环在进、出磁场阶段有感应电流产生，机械能转化 为电能，机械能不守恒，故A正确；导体环进入磁场时，环中磁通量增加，由楞次定 律分析可知感应电流为逆时针方向，离开磁场时，环内磁通量减少，由楞次定律分析 可知感应电流为顺时针方向，说明二者电流的方向相反，故B正确；导体环通过最低 点时，环中磁通量变化率为零，感应电流为零，故C错误；最后此摆在匀强磁场中振 动时，环中磁通量不变化，没有感应电流产生，机械能守恒，故D正确.
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甲 乙
A
A. 0～1 s内线圈中产生的电流沿逆时针方向
B. 1～2 s内线圈中产生的电流沿顺时针方向
C. 2～3 s内线圈有收缩的趋势
D. 2～3 s内感应电流的方向与3～4 s内感应电流方向相反
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解析：0～1 s内线圈中的磁通量增大，由楞次定律可知，0～1 s内线圈中产生的电流 沿逆时针方向，故A正确；1～2 s内磁感应强度不变，线圈中的磁通量不变，线圈中 没有感应电流产生，故B错误；2～3 s内线圈中的磁通量减小，由“增缩减扩”可 知，线圈有扩张的趋势，故C错误；2～3 s内线圈中的磁通量减小，磁场方向向里， 由楞次定律可知，2～3 s内线圈中产生顺时针方向的电流，3～4 s内线圈中的磁通量 增大，磁场方向向外，由楞次定律可知，3～4 s内线圈中产生顺时针方向的电流，故 D错误.
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14. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中：
（1）实验装置如图（a）所示，合上开关S时发现电流表指针向右偏，填写表格：
实验操作 指针偏向
（填“左”或“右”）
滑片P右移时 右
在原线圈中插入软铁棒时 右
拔出原线圈时 左
右
右
左
解析：（1）合上开关S时发现电流表指针向右偏，知磁通量增加时，电流表指针向右 偏.当滑片右移时，原线圈电流增大，则磁通量增加，电流表指针向右偏.在原线圈中 插入软铁棒时，使得磁通量增加，电流表指针向右偏.拔出线圈时，使得磁通量减 小，则电流表指针向左偏.
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A. 原线圈中电流为顺时针方向，滑动变阻器滑片P在右移
B. 原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出软铁棒
C. 原线圈中电流为逆时针方向，正把软铁棒插入原线圈中
D. 原线圈中电流为逆时针方向，开关S正断开时
BC　
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解析：（2）原线圈中电流为顺时针方向，滑动变阻器滑片P在右移，原线圈电流增大，则电流的磁场增大，根据楞次定律，在副线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出软铁棒，则磁通量减小，根据楞次定律在副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；原线圈中电流为逆时针方向， 正把软铁棒插入原线圈中，则磁通量增加，根据楞次定律在副线圈中产生顺时针方向 的感应电流，故C正确；原线圈中电流为逆时针方向，开关S正断开时，磁通量减 小，根据楞次定律，在副线圈中产生逆时针方向的感应电流，故D错误.
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