2.1 感应电流的方向 课件 (2)

课件44张PPT。第2章　 楞次定律和自感现象第2章　 楞次定律和自感现象第1节　感应电流的方向目标导航
1.通过实验探究感应电流的方向，理解楞次定律．
2．会用楞次定律判定感应电流方向．(重点＋难点)
3．会用右手定则判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向．(重点)一、探究感应电流的方向
螺线管的绕行方向和灵敏电流表的连接如图所示，在下列表格中填写实验现象．假设电流从正接线柱流入，指针向右偏转．想一想
1．磁铁插入或拔出过程中，感应电流的方向相同吗？
提示：不相同，两过程中感应电流方向相反.二、楞次定律
感应电流的磁场总要_____引起感应电流的________的变化．
想一想
2．既然感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化，那么原磁通量是不是不会变化了？阻碍磁通量提示：原磁通量仍会变化．感应电流的磁场不会阻止原磁通量的变化，只会延缓其变化．三、右手定则
1.判定方法
伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指____；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向_______________,其余四指所指的方向就是_________的方向.垂直导体运动的方向感应电流2.适用范围
适用于闭合电路部分导体____________产生感应电流的情况．
想一想
3．应用右手定则判断感应电流方向时，四指所指的方向是高电势端还是低电势端？
提示：高电势端，因四指所指为电源内部电流，故为高电势端．切割磁感线要点一　对楞次定律的理解
学案导引
1.感应电流的磁场总是跟原磁场方向相反吗?
2.楞次定律中的阻碍就是阻止的意思,对吗？1.因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因．
2.“阻碍”的表现形式
楞次定律中的“阻碍”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(增反减同)；
(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)．3.应用楞次定律判断感应电流方向的思路
(1)明确研究对象是哪一个闭合电路．
(2)明确原磁场的方向．
(3)判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少．
(4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向．
(5)由安培定则判断感应电流的方向．特别提醒：阻碍不是“阻止”，阻碍也不是“相反”，当闭合回路和磁场相对运动产生感应电流时，阻碍相对运动而不一定阻止运动． (2012·吉林市高二期末)如图所示，一个闭合环形线圈放在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t的变化如图(a)所示．设在第1 s内磁感线垂直于线圈平面向里,如图(b)所示.关于线圈中产生的感应电流，下列说法中正确的是(　　)A．在0～2 s内一直增大
B．在0～2 s内方向保持不变
C．第1 s内不断减小，第2 s不断增加
D．第1 s内为顺时针方向，第2 s内为逆时针方向
【思路点拨】　本题考查对法拉第电磁感应定律的理解及楞次定律的应用．第1 s内原磁通量减小，感应电流的磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向；第2 s内原磁场垂直纸面向外增强，感应电流的磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向，所以方向不变，B正确，D错误．
【答案】　B变式训练
1.(2012·南安六中高二质检)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是(　　)解析：选C.由楞次定律和安培定则可判定，C正确，A、B、D错误．要点二　右手定则的理解
学案导引
1.在任何情况下都可以应用右手定则判断感应电流的方向吗？
2.右手定则与左手定则的实质相同吗？1.理解楞次定律与右手定则的关系
(1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的一段导线．(2)从适用范围上说，楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况(当然包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况，导体不动时不能应用．因此,右手定则可以看做楞次定律的特殊情况．(3)有的问题只能用楞次定律不能用右手定则,有的问题则两者都能用，对一个具体的问题，如果能用楞次定律判断出感应电流方向，不要想着也一定能用右手定则判断出来．若是导体不动，回路中的磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向，而不能用右手定则判断；若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦．2.右手定则与左手定则的比较
注意右手定则与左手定则的比较,不要混淆.实际上，右手定则与左手定则的不同之处仅仅在于大拇指指向的意义不同：右手大拇指指向导体运动的方向，而左手大拇指指向电流所受磁场力的方向．当二者都应用于感应电流时，导体运动方向正好与感应电流所受安培力方向相反，这正是楞次定律所说的“反抗”引起感应电流的原因. (2012·南充高二期末)如图所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里．abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v沿垂
直于磁场区域边界的方向穿过
磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是(　　)【思路点拨】　求解本题可从以下两点入手分析：
(1)感应电流的大小由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律确定．
(2)感应电流的方向由楞次定律和安培定则确定，用正、负号表示电流的方向，与正方向相同还是相反．【精讲精析】　由楞次定律和安培定则得：线圈进入磁场时，电流方向为逆时针方向，出磁场时电流方向为顺时针方向．且无论线圈进入磁场还是出磁场，线圈有效切割长度均增大，则感应电动势增大，又线圈电阻不变，故感应电流增大．
【答案】　B变式训练
2.如图所示，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：
(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．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，随着速度的增大感应电动势增大，感应电流增大，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)向左楞次定律与受力平衡及电路相结合
[经典案例]　(16分)(2011·高考天津卷)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L＝0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止．g取10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？
(2)棒ab受到的力F多大？
(3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？
【审题指导】　(1)由cd的平衡状态，根据安培力，确定I的大小、方向．
(2)由ab的运动状态和I确定F.
(3)由焦耳定律确定cd每产生0.1 J的热量所用时间，再由W＝F·s求F所做的功．(2)棒ab与cd所受的安培力大小相等，对ab棒,受力分析如图所示，由共点力平衡条件知
F＝mgsinθ＋BIL(2分)
代入数据解得F＝0.2 N．(1分)(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J的热量，
由焦耳定律知Q＝I2Rt(2分)
设ab棒匀速运动的速度是v，其产生的感应电动势
E＝BLv(2分)【答案】　(1)1 A　方向由d到c　(2)0.2 N　(3)0.4 J由感应电流判断导体的运动状态
在电磁感应现象中，电路中产生的感应电流又会使磁场中的导体受到安培力的作用，从而引起种种机械效果，这是能量的转化和守恒在电磁现象中的一种具体表现．这类问题的分析,通常可采用以下两种方法:第一是从感应电流所受的安培力出发进行分析．先判定感应电流的方向，再确定磁场对感应电流的作用力方向，进而分析其运动情况．第二是从楞次定律的另一种表述出发进行分析．表述是：感应电流的效果，总是要反抗产生感应电流的原因．产生感应电流的原因,可以是磁通量的变化,也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路的形变．而感应电流的效果，可以是感应电流所产生的磁场，也可以是因感应电流受安培力作用而引起的运动状态的变化．