第二章 电磁感应
1 楞次定律
[科学探究] (1)如下表所示.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁场的方向 向下 向下 向上 向上
原磁场的磁通量的变化 增加 减少 增加 减少
感应电流的方向 (在线圈上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应磁场的方向 向上 向下 向下 向上
原磁场与感应磁场方向的关系 相反 相同 相反 相同
(2)①感应电流的方向与原磁场的方向无直接关系.
②当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的增加或减少(感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化).
③有力的作用;当磁铁靠近闭合线圈时,两者之间产生斥力,当远离时,两者之间产生引力.
例1 (1)归纳总结 (2)下 S (3)减小 偏向中间刻度右侧
[解析] (1)该实验通过对实验中记录的电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系才能知道产生感应电流的具体方向.同时通过记录磁铁在线圈中的磁场方向,最后判断出磁场的变化与感应电流方向的关系,然后结合实验现象总结归纳得出相应的结论,所以该实验是采用归纳总结的物理思想方法.
(2)由图乙可知,当电流从电流计左接线柱流入时,指针左偏.图丙中指针左偏,可知感应电流从电流计左接线柱流入,根据楞次定律可知,条形磁铁的运动方向是向下.图丁中指针右偏,说明感应电流从电流计右接线柱流入,根据楞次定律可知,条形磁铁下端为S极.
(3)由图己可知,温度逐渐降低到20 ℃的过程中,热敏电阻阻值变大,则电路中的电流减小,A灵敏电流计的指针偏转角将减小.由于与A灵敏电流计串联的线圈中电流减小,故穿过与B灵敏电流计串联的线圈的磁通量向下减小,根据楞次定律可知,感应电流从B灵敏电流计的右接线柱流入,所以B灵敏电流计的指针将偏向中间刻度右侧.
[物理观念] 阻碍 磁通量
(1)引起感应电流的原磁场和感应电流的磁场.
(2)①谁阻碍——感应电流产生的磁场.②阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.③如何阻碍——当原磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.④阻碍效果——阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,结果增大的还是增大,减小的还是减小.
例2 D [解析] 根据楞次定律可知,进入磁场时,线框中感应电流的方向为abcda,离开磁场时,线框中感应电流的方向为adcba,选项A、B错误;因线框与磁场等宽、等长,故穿过磁场的过程中,线框中始终有感应电流,选项C错误;根据左手定则可知,穿过磁场的过程中,线框受到的安培力方向始终水平向左,选项D正确.
变式1 BD [解析] 由右手螺旋定则可判断出导线在线圈处产生的磁场方向垂直于纸面向里,当线圈向右平动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同,感应电流的方向为a→d→c→b→a,故A错误;当线圈向下平动时,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,故B正确;当线圈以ad边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流的方向是a→d→c→b→a,故C错误;当线圈向左平动时,穿过线圈的磁通量增大,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,感应电流的方向是a→b→c→d→a,故D正确.
[科学论证] (1)回路abcd中原磁场方向垂直于纸面向里,当ab向右运动时,穿过回路的磁通量增大,感应电流的磁场与原磁场方向相反,所以感应电流的方向为a→d→c→b→a.
(2)可以用右手定则来判断.
例3 A [解析] 由右手定则可判断出,A图中电流方向为a→b,B图中电流方向为b→a,C图中电流方向为b→a,D图中电流方向为b→a,故A正确.
变式2 BC [解析] A图中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定则可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直于纸面向外.
随堂巩固
1.C [解析] 感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化,当穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;当穿过闭合导体回路的磁通量减小时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,故选项C正确.
2.B [解析] 根据楞次定律可以判断,当增大B1和减小B2时,圆环中的磁通量向里增大,则圆环产生逆时针方向的感应电流,故选项A错误;当减小B1和增大B2时,圆环中的磁通量向外增大,则圆环产生顺时针方向的感应电流,故选项B正确;同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,圆环内的磁通量始终为零,不产生感应电流,故选项C、D错误.
3.C [解析] M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加,以M、N两导线之间的中心线OO'为界,如图所示,在OO'右边合磁场的方向垂直于纸面向外,在OO'左边合磁场的方向垂直于纸面向里.线框从右向左移动到关于OO'对称的位置以前,垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小;移动到关于OO'对称的位置时磁通量为零;越过关于OO'对称的位置向左移动时,垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大.由楞次定律可以判断,感应电流的方向始终为逆时针.
4.B [解析] 根据右手定则可得导体棒中的电流方向为A→B,所以电流表A1中的电流方向为F→E,电流表A2中的电流方向为C→D,选项B正确,A、C、D错误.第二章 电磁感应
1 楞次定律
学习任务一 探究影响感应电流方向的因素
[科学探究] 某同学利用如图所示实验装置探究影响感应电流方向的因素时,记录了不同情况下条形磁铁的N极、S极的运动方向以及感应电流的方向,实验现象记录如图所示.
(1)根据记录的实验现象,填写下表.
N S
插入 拔出 插入 拔出
原磁场的方向
原磁场的磁通量的变化
感应电流的方向 (在线圈上方俯视)
感应磁场的方向
原磁场与感应磁场方向的关系
(2)分析表中内容,回答下列问题:
①感应电流的方向与原磁场的方向有直接关系吗
②感应电流的磁场方向与原磁场方向什么时候相同 什么时候相反 感应电流的磁场对原磁通量的变化有何影响
③当磁铁靠近或远离闭合线圈时,两者之间有无相互作用力 若有相互作用力,两者之间的相互作用力有什么规律
例1 [2024·吉林吉化一中月考] (1)根据图甲探究感应电流的方向具有的规律,其中G为灵敏电流计,没有电流通过时指针指向中间刻度,这种实验方案采用了 (选填“归纳总结”或“假设推理”)的物理思想方法.
(2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流计,连接在直流电路中时的偏转情况如图乙中所示,即电流从电流计G的左接线柱进时,指针也从中央向左偏.今把它与一线圈串联进行电磁感应实验,则图丙中的条形磁铁的运动方向是向 (选填“上”或“下”),图丁中的条形磁铁下端为 (选填“N”或“S”)极.
(3)某兴趣小组采用如图戊所示的电路来研究电磁感应现象,A、B为两个规格相同的灵敏电流计;Rt为热敏电阻,其阻值随温度的变化规律如图己所示;D是两个套在一起的线圈,小线圈与A的电路连接,大线圈与B构成闭合电路.开关S闭合,100 ℃时电流表指针位置如图中所示,温度逐渐降低到20 ℃的过程中,A灵敏电流计的指针偏转角将 (选填“增大”“减小”或“不变”),B灵敏电流计的指针将 (选填“指在中间刻度”“偏向中间刻度右侧”或“偏向中间刻度左侧”).
[反思感悟]
【要点总结】
根据探究实验可以得出如下结论:
(1)当线圈中的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍原磁通量的增加;当线圈中的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍原磁通量的减小.
(2)当条形磁铁靠近线圈时,两者相斥;当条形磁铁远离线圈时,两者相吸.
学习任务二 楞次定律的理解和应用
[物理观念] 楞次定律的内容: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.
问题讨论:
(1)楞次定律的表述中,提到了哪两个磁场
(2)①谁在阻碍 ②阻碍什么 ③如何阻碍 ④阻碍是否等于阻止
例2 如图所示为电磁刹车实验装置,小车底面安装有矩形导线框abcd,线框底面平行于地面,在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直于地面向上.小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁场后滑行一段距离停止,则小车 ( )
A.进入磁场时,线框中感应电流的方向为adcba
B.离开磁场时,线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,线框受到的安培力方向始终水平向左
变式1 (多选)如图所示,足够长的通电导线旁边有在同一平面内的矩形线圈abcd,则 ( )
A.当线圈向右平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
B.当线圈向下平动时,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d→a
D.当线圈向左平动时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a
[反思感悟]
【要点总结】
应用楞次定律判定感应电流方向的四部曲.
学习任务三 右手定则
[科学论证] 如图所示,当闭合回路中的部分导体切割磁感线时,会引起磁通量的变化,从而使回路中产生感应电流.
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.
(2)用楞次定律判断感应电流方向的过程很复杂,能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向呢 (提示:仔细研究电流I的方向、原磁场的磁感应强度B的方向和导体运动的速度v的方向三者之间的关系)
例3 如图所示是闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是 ( )
A
B
C
D
[反思感悟]
变式2 (多选)如图所示是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向之间关系的是 ( )
A
B
C
D
[反思感悟]
【要点总结】
楞次定律与右手定则的区别及联系
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较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
1.(楞次定律)根据楞次定律,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方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
2.(楞次定律的应用)[2020·江苏卷] 如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反,金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 ( )
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
3.(楞次定律的应用)如图所示,两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流,导线框abcd和两条导线在同一平面内, 线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动,则在移动过程中,线框中的感应电流的方向为( )
A.先顺时针后逆时针
B.先逆时针后顺时针
C.一直是逆时针
D.一直是顺时针
4.(右手定则)如图所示,CDEF是一个矩形金属框,当导体棒AB向右移动时,回路中会产生感应电流,则下列说法中正确的是 ( )
A.导体棒中的电流方向为B→A
B.电流表A1中的电流方向为F→E
C.电流表A1中的电流方向为E→F
D.电流表A2中的电流方向为D→C第二章 电磁感应
1 楞次定律
1.AB [解析] 当把磁铁N极向下插入线圈时,磁通量增大,根据楞次定律得,电流从电流表的正接线柱流入,指针向右偏转,故A正确;保持磁铁在线圈中静止,磁通量不变,不产生感应电流,故B正确;磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,磁通量不变,不产生感应电流,故C错误;当把磁铁N极从线圈中拔出时,磁通量减小,根据楞次定律得,电流从电流表的负接线柱流入,指针向左偏转,故D错误.
2.(1)向右 (2)BD
[解析] (1)已知闭合开关瞬间,B线圈中的磁通量增大,产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转,说明磁通量增大时,灵敏电流计的指针向右偏转.当开关闭合后,再将A线圈迅速插入B线圈中,B线圈中的磁通量增大,所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转.
(2)要使灵敏电流计的指针向左偏转,根据楞次定律可知,B线圈中的磁通量应减小,插入铁芯时,B线圈中的磁通量增大,故A错误;拔出A线圈时,B线圈中的磁通量减小,故B正确;变阻器的滑片向左滑动时,电流增大,B线圈中的磁通量增大,故C错误;断开开关S瞬间,电流减小,B线圈中的磁通量减小,故D正确.
3.C [解析] 根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C正确,选项A、B、D错误.
4.D [解析] 楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,选项D正确.
5.C [解析] 在t2时刻,磁感应强度为零,但是穿过圆环的磁通量的变化率最大,则圆环中感应电流最大,故A错误;0~t1时间内,磁感应强度垂直于圆环向里逐渐增大,穿过圆环的磁通量向里逐渐增大,根据楞次定律可知圆环中感应电流方向始终沿逆时针方向,故B错误;t1~t3时间内,磁感应强度先垂直于圆环向里逐渐减小,后垂直于圆环向外逐渐增大,穿过圆环的磁通量先向里逐渐减小,后向外逐渐增大,根据楞次定律可知圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向,故C正确;t2~t4时间内,穿过圆环的磁通量先垂直于圆环向外增大,后垂直于圆环向外减小,根据楞次定律可知圆环中感应电流方向先沿顺时针方向,后沿逆时针方向,故D错误.
6.C [解析] 自A处落至O处过程中,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律知,线圈中感应电流方向为顺时针,自O处落至B处过程中,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律知,线圈中感应电流的方向为逆时针,C正确.
7.D [解析] 由右手定则知ef上的电流方向为e→f,故ef右侧的电流方向为逆时针,ef左侧的电流方向为顺时针,选项D正确.
8.A [解析] 根据右手定则判断感应电流的方向,故A错误,B、C、D正确.
9.AD [解析] 设线框平面与水平面的夹角为θ,则磁通量Φ=BScos θ,则随θ角的减小,磁通量增加,选项A正确,B错误;根据楞次定律可知,穿过线框的磁通量增加,则线框中产生的感应电流方向为adcba,选项C错误,D正确.
10.B [解析] 将线圈拉成正方形,其面积减小,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流,选项B正确.
11.BD [解析] 若线圈竖直向下平动,则穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,选项A错误,B正确;若线圈水平向右平动,则穿过线圈向里的磁通量减小,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向是a→d→c→b,选项C错误;若线圈向导线靠近,则穿过线圈向里的磁通量增大,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向为a→b→c→d,选项D正确.
12.BD [解析] 若固定ab,使cd向右滑动,由右手定则知感应电流方向为acdba,A错误;若固定cd,使ab向右滑动,由右手定则知感应电流方向为abdca,B正确;若ab向左、cd向右同时运动,则abdc中产生感应电流方向为acdba,C错误;若ab、cd均向右运动,且vcd>vab,则ab、cd所围的面积增大,磁通量也增大,则产生感应电流方向为acdba,D正确.
13.A [解析] 由条形磁铁的磁场分布情况可知,线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量最少,线圈从Ⅰ位置到Ⅱ位置,穿过线圈自下而上的磁通量减少,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线圈中产生的感应电流的方向为abcda,线圈从Ⅱ位置到Ⅲ位置,穿过线圈自上而下的磁通量在增加,感应电流的磁场阻碍其增加,由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcda,故A正确.
14.B [解析] 在线圈以MN为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向外的磁通量逐渐减小,则感应电流产生的磁场垂直桌面向上,由安培定则可知感应电流方向为C→B→A→C;线圈以MN为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向外的磁通量逐渐增加,则感应电流产生的磁场垂直于桌面向下,由安培定则可知感应电流方向仍为C→B→A→C,故B正确.第二章 电磁感应
1 楞次定律
◆ 知识点一 探究影响感应电流方向的因素
1.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象.当有电流从电流表的正接线柱流入时,指针向右偏转.下列说法正确的是 ( )
A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏转
B.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
C.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转
D.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向右偏转
2.[2024·人大附中月考] 如图所示是研究电磁感应现象的实验装置.
(1)装置已经按如图所示连接好,在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下.如果合上开关后,再将A线圈迅速插入B线圈中,则灵敏电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
(2)连好电路,并将A线圈插入B线圈中后,要使灵敏电流计的指针向左偏转,可采取的操作是 (填选项前的字母).
A.插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向左滑动 D.断开开关S
◆ 知识点二 楞次定律的理解
3.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定 ( )
A.阻碍引起感应电流的磁通量
B.与引起感应电流的磁场方向相反
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向相同
4.[2024·重庆八中月考] 楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现 ( )
A.电阻定律
B.库仑定律
C.欧姆定律
D.能量守恒定律
◆ 知识点三 楞次定律的应用
5.[2024·北京西城期末] 在匀强磁场中放置一个金属圆环,磁场方向与圆环平面垂直.规定图甲所示磁场方向为正.当磁感应强度B随时间t按图乙所示的正弦规律变化时,下列说法正确的是 ( )
A.t2时刻,圆环中无感应电流
B.0~t1时间内,圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
C.t1~t3时间内,圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
D.t2~t4时间内,圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
6.某磁场的磁感线如图所示,有一铜线圈自图中A处落至B处,O为A、B中点在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是 ( )
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
◆ 知识点四 右手定则
7.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环始终接触良好,当ef向右匀速运动时 ( )
A.环中磁通量不变,环上无电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环上ef的右侧有逆时针方向的电流,环上ef的左侧有顺时针方向的电流
8.[2024·上海控江中学月考] 如图所示的四幅图分别表示在匀强磁场中,闭合电路的一部分导体的运动方向与电路中产生的感应电流方向的关系,其中错误的是 ( )
A
B
C
D
9.(多选)[2024·浙江温州中学月考] 正方形金属线框abcd如图所示靠墙放置,空间中存在竖直向上的匀强磁场.在外力作用下ab边贴着墙面向下运动,cd边贴着水平面向左运动,此过程中线框的 ( )
A.磁通量增加
B.磁通量减小
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
10.如图所示,匀强磁场垂直于圆形金属线圈向里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点上,将线圈拉成正方形.设线圈不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中 ( )
A.线圈中将产生adcba方向的感应电流
B.线圈中将产生abcda方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcda,后是adcba
D.线圈中无感应电流产生
11.(多选)如图所示,在竖直通电长直导线旁同一平面内有矩形线圈abcd,下列说法正确的是 ( )
A.若线圈竖直向下平动,则其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,则无感应电流产生
C.若线圈水平向右平动,则其中感应电流方向是a→b→c→d
D.若线圈向导线靠近时(仍在导线右侧),则其中感应电流方向是a→b→c→d
12.(多选)[2024·四川成都七中月考] MN、GH为光滑的水平平行金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则 ( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为abdca
B.若固定cd,使ab向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为abdca
C.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路电流为零
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则abdc回路有电流,电流方向为acdba
13.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中,线圈中感应电流 ( )
A.沿abcda流动
B.沿adcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流动
14.如图所示,一三角形金属线圈水平放置在桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向上,MN与线圈AB边共线,MN与线圈在同一个平面上,在线圈以MN为轴转过180°的过程中,下列关于线圈中电流方向说法正确的是( )
A.始终为A→B→C→A
B.始终为C→B→A→C
C.先由A→B→C→A再由C→B→A→C
D.先由C→B→A→C再由A→B→C→A(共50张PPT)
1 楞次定律
学习任务一 探究影响感应电流方向的因素
学习任务二 楞次定律的理解和应用
学习任务三 右手定则
随堂巩固
练习册
◆
备用习题
学习任务一 探究影响感应电流方向的因素
［科学探究］ 某同学利用如图所示实验装置探究影响感应电流方向的因素时，记录了不同情况下条形磁铁的极、极的运动方向以及感应电流的方向，实验现象记录如图所示.
(1) 根据记录的实验现象，填写下表.
插入 拔出 插入 拔出
原磁场的方向 ______ ______ ______ ______
原磁场的磁通量的变化 ______ ______ ______ ______
感应电流的方向(在线圈上方俯视) ________ ________ ________ ________
感应磁场的方向 ______ ______ ______ ______
原磁场与感应磁场方向的关系 ______ ______ ______ ______
向下
向下
向上
向上
增加
减少
增加
减少
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
向上
向下
向下
向上
相反
相同
相反
相同
(2) 分析表中内容,回答下列问题：
① 感应电流的方向与原磁场的方向有直接关系吗
[答案] 感应电流的方向与原磁场的方向无直接关系.
② 感应电流的磁场方向与原磁场方向什么时候相同？什么时候相反？感应电流的磁场对原磁通量的变化有何影响？
[答案] 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的增加或减少(感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化).
③ 当磁铁靠近或远离闭合线圈时，两者之间有无相互作用力？若有相互作用力，两者之间的相互作用力有什么规律？
[答案] 有力的作用；当磁铁靠近闭合线圈时,两者之间产生斥力，当远离时,两者之间产生引力.
例1 [2024·吉林吉化一中月考]
(1) 根据图甲探究感应电流的方向具有的规律，其中为灵敏电流计，没有电流通过时指针指向中间刻度，这种实验方案采用了__________(选填“归纳总结”或“假设推理”)的物理思想方法.
归纳总结
[解析] 该实验通过对实验中记录的电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系才能知道产生感应电流的具体方向.同时通过记录磁铁在线圈中的磁场方向，最后判断出磁场的变化与感应电流方向的关系，然后结合实验现象总结归纳得出相应的结论，所以该实验是采用归纳总结的物理思想方法.
(2) 为指针零刻度在中央的灵敏电流计，连接在直流电路中时的偏转情况如图乙中所示，即电流从电流计的左接线柱进时，指针也从中央向左偏.今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图丙中的条形磁铁的运动方向是向____(选填“上”或“下”)，图丁中的条形磁铁下端为__(选填“”或“”)极.
下
[解析] 由图乙可知，当电流从电流计左接线柱流入时，指针左偏.图丙中指针左偏，可知感应电流从电流计左接线柱流入，根据楞次定律可知，条形磁铁的运动方向是向下.图丁中指针右偏，说明感应电流从电流计右接线柱流入，根据楞次定律可知，条形磁铁下端为极.
(3) 某兴趣小组采用如图戊所示的电路来研究电磁感应现象，、为两个规格相同的灵敏电流计；为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图己所示；是两个套在一起的线圈，小线圈与的电路连接，大线圈与构成闭合电路.开关闭合，时电流表指针位置如图中所示，温度逐渐降低到的过程中，灵敏电流计的指针偏转角将______(选填“增大”“减小”或“不变”)，灵敏电流计的指针将__________________(选填“指在中间刻度”“偏向中间刻度右侧”或“偏向中间刻度左侧”).
减小
偏向中间刻度右侧
[解析] 由图己可知，温度逐渐降低到的过程中，热敏电阻阻值变大，则电路中的电流减小，灵敏电流计的指针偏转角将减小.由于与灵敏电流计串联的线圈中电流减小，故穿过与灵敏电流计串联的线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计的右接线柱流入，所以灵敏电流计的指针将偏向中间刻度右侧.
【要点总结】
根据探究实验可以得出如下结论：
(1)当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通量的增加；当线圈中的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通量的减小.
(2)当条形磁铁靠近线圈时，两者相斥；当条形磁铁远离线圈时，两者相吸.
学习任务二 楞次定律的理解和应用
［物理观念］ 楞次定律的内容：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.
问题讨论：
阻碍
磁通量
(1) 楞次定律的表述中，提到了哪两个磁场？
[答案] 引起感应电流的原磁场和感应电流的磁场.
(2) ①谁在阻碍 ②阻碍什么 ③如何阻碍 ④阻碍是否等于阻止
[答案] ①谁阻碍——感应电流产生的磁场.②阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.③如何阻碍——当原磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.④阻碍效果——阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化，结果增大的还是增大,减小的还是减小.
例2 如图所示为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直于地面向上.小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止，则小车( )
D
A.进入磁场时，线框中感应电流的方向为
B.离开磁场时，线框中感应电流的方向为
C.穿过磁场的过程中，中间有一段时间线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中，线框受到的安培力方向始终水平向左
[解析] 根据楞次定律可知，进入磁场时，线框中感应电流的方向为，离开磁场时，线框中感应电流的方向为，选项A、B错误；因线框与磁场等宽、等长，故穿过磁场的过程中，线框中始终有感应电流，选项C错误；根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，线框受到的安培力方向始终水平向左，选项D正确.
变式1 (多选)如图所示，足够长的通电导线旁边有在同一平面内的矩形线圈，则( )
BD
A.当线圈向右平动时，其中感应电流方向是
B.当线圈向下平动时，无感应电流产生
C.当线圈以边为轴转动时(转动角度小于)，其中感应电流方向是
D.当线圈向左平动时，其中感应电流方向是
[解析] 由右手螺旋定则可判断出导线在线圈处产生的磁场方向垂直于纸面向里，当线圈向右平动时，穿过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为，故A错误；当线圈向下平动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，故B正确；当线圈以边为轴转动时，穿过线圈的磁通量减小，感应
电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流的方向是，故C错误；当线圈向左平动时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流的方向是，故D正确.
【要点总结】
应用楞次定律判定感应电流方向的四部曲.
学习任务三 右手定则
［科学论证］ 如图所示，当闭合回路中的部分导体切割磁感线时，会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流.
(1) 请用楞次定律判断感应电流的方向.
[答案] 回路中原磁场方向垂直于纸面向里，当向右运动时，穿过回路的磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场方向相反，所以感应电流的方向为.
(2) 用楞次定律判断感应电流方向的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向呢？(提示：仔细研究电流的方向、原磁场的磁感应强度的方向和导体运动的速度的方向三者之间的关系)
[答案] 可以用右手定则来判断.
例3 如图所示是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体上的感应电流方向为的是( )
A
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
[解析] 由右手定则可判断出，A图中电流方向为，B图中电流方向为，C图中电流方向为，D图中电流方向为，故A正确.
变式2 (多选)如图所示是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，能正确表示磁感应强度的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向之间关系的是( )
BC
A.&5& B.&6& C.&7& D.&8&
[解析] A图中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C正确；D图中感应电流方向应垂直于纸面向外.
【要点总结】
楞次定律与右手定则的区别及联系
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 用于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
1. 如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中产生逆时针方向(俯视)感应电流的是 ( )
A.线圈a B.线圈b
C.线圈c D.线圈d
A
[解析]线圈a中磁场垂直纸面向里,当电流增大时,根据楞次定律线圈a中有逆时针方向的电流,故A正确;
b、d区域中的磁通量为零,当电流变化时不可能产生感应电流,故B、D错误;
线圈c中磁场垂直纸面向外,当电流增大时,根据楞次定律可知线圈c中有顺时针方向的电流,故C错误.
2. 如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场方向垂直于桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面上.在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向 ( )
A.始终为A→C→B→A
B.先为A→C→B→A,后为A→B→C→A
C.始终为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A,后为A→C→B→A
C
[解析]当线圈与磁场方向垂直时,穿过线圈平面的磁通量最大,图示情况是磁场与线圈垂直,所以开始时穿过线圈的磁通量最大,转过90°时,线圈平面与磁场方向平行,穿过线圈的磁通量为零,所以在线圈由图示位置以OO'为轴翻转180°的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小,后增大,向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律可知,产生的感应电流的方向是A→B→C→A,转过角度大于90°后,向里穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,产生的感应电流的方向仍然是A→B→C→A,故C正确.
1.(楞次定律)根据楞次定律，下列说法中正确的是( )
C
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
[解析] 感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，当穿过闭合导体回路的磁通量增大时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；当穿过闭合导体回路的磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，故选项C正确.
2.(楞次定律的应用)[2020·江苏卷] 如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )
B
A.同时增大、减小
B.同时减小、增大
C.同时以相同的变化率增大和
D.同时以相同的变化率减小和
[解析] 根据楞次定律可以判断，当增大和减小时，圆环中的磁通量向里增大，则圆环产生逆时针方向的感应电流，故选项A错误；当减小和增大时，圆环中的磁通量向外增大，则圆环产生顺时针方向的感应电流，故选项B正确；同时以相同的变化率增大或减小和时，圆环内的磁通量始终为零，不产生感应电流，故选项C、D错误.
3.(楞次定律的应用)如图所示，两条互相平行的导线、中通有大小相等、方向相同的电流，导线框和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为( )
C
A.先顺时针后逆时针 B.先逆时针后顺时针 C.一直是逆时针 D.一直是顺时针
[解析] 、之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，以、两导线之间的中心线为界，如图所示，在右边合磁场的方向垂直于纸面向外，在左边合磁场的方向垂直于纸面向里.线框从右向左移动到关于对称的位置以前，垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于对称的位置时磁通量为零；越过关于对称的位置向左移动时，垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大.由楞次定律可以判断，感应电流的方向始终为逆时针.
4.(右手定则)如图所示，是一个矩形金属框，当导体棒向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是( )
B
A.导体棒中的电流方向为 B.电流表中的电流方向为
C.电流表中的电流方向为 D.电流表中的电流方向为
[解析] 根据右手定则可得导体棒中的电流方向为，所以电流表中的电流方向为，电流表中的电流方向为，选项B正确，A、C、D错误.
知识点一 探究影响感应电流方向的因素
1.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象.当有电流从电流表的正接线柱流入时，指针向右偏转.下列说法正确的是( )
AB
A.当把磁铁极向下插入线圈时，电流表指针向右偏转
B.保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转
C.磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏转
D.当把磁铁极从线圈中拔出时，电流表指针向右偏转
[解析] 当把磁铁极向下插入线圈时，磁通量增大，根据楞次定律得，电流从电流表的正接线柱流入，指针向右偏转，故A正确；保持磁铁在线圈中静止，磁通量不变，不产生感应电流，故B正确；磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，磁通量不变，不产生感应电流，故C错误；当把磁铁极从线圈中拔出时，磁通量减小，根据楞次定律得，电流从电流表的负接线柱流入，指针向左偏转，故D错误.
2.[2024·人大附中月考] 如图所示是研究电磁感应现象的实验装置.
(1) 装置已经按如图所示连接好，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下.如果合上开关后，再将线圈迅速插入线圈中，则灵敏电流计的指针将______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
向右
[解析] 已知闭合开关瞬间，线圈中的磁通量增大，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，说明
磁通量增大时，灵敏电流计的指针向右偏转.当开关闭合后，再将线圈迅速插入线圈中，线圈中的磁通量增大，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转.
(2) 连好电路，并将线圈插入线圈中后，要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是______(填选项前的字母).
BD
A.插入铁芯 B.拔出线圈
C.变阻器的滑片向左滑动 D.断开开关
[解析] 要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律可知，B线圈中的磁通量应减小，插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确.
知识点二 楞次定律的理解
3.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定( )
C
A.阻碍引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场方向相反
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.与引起感应电流的磁场方向相同
[解析] 根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C正确,选项A、B、D错误.
4.[2024·重庆八中月考] 楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现( )
D
A.电阻定律 B.库仑定律 C.欧姆定律 D.能量守恒定律
[解析] 楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确.
知识点三 楞次定律的应用
5.[2024·北京西城期末] 在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直.规定图甲所示磁场方向为正.当磁感应强度随时间按图乙所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是( )
A.时刻，圆环中无感应电流
B.时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
C.时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
D.时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
C
[解析] 在时刻，磁感应强度为零，但是穿过圆环的磁通量的变化率最大，则圆环中感应电流最大，故A错误；时间内，磁感应强度垂直于圆环向里逐渐增大，穿过圆环的磁通量向里逐渐增大，根据楞次定律可知圆环中感应电流方向始终沿逆时针方向，故B错误；时间内，磁感应强度先垂直于圆环向里逐渐减小，后垂直于圆环向外逐渐增大，穿过圆环的磁通量先向里逐渐减小，后向外逐渐增大，根据楞次定律可知圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向，故C正确；时间内，穿过圆环的磁通量先垂直于圆环向外增大，后垂直于圆环向外减小，根据楞次定律可知圆环中感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故D错误.
6.某磁场的磁感线如图所示，有一铜线圈自图中处落至处，为、中点在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是( )
C
A.始终顺时针 B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针 D.先逆时针再顺时针
[解析] 自A处落至处过程中，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为顺时针，自处落至B处过程中，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流的方向为逆时针，C正确.
知识点四 右手定则
7.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体与环始终接触良好，当向右匀速运动时( )
D
A.环中磁通量不变，环上无电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环上的右侧有逆时针方向的电流，环上的左侧有顺时针方向的电流
[解析] 由右手定则知上的电流方向为，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选项D正确.
8.[2024·上海控江中学月考] 如图所示的四幅图分别表示在匀强磁场中，闭合电路的一部分导体的运动方向与电路中产生的感应电流方向的关系，其中错误的是( )
A
A.&9& B.&10& C.&11& D.&12&
[解析] 根据右手定则判断感应电流的方向，故A错误，B、C、D正确.
9.(多选)[2024·浙江温州中学月考] 正方形金属线框如图所示靠墙放置，空间中存在竖直向上的匀强磁场.在外力作用下边贴着墙面向下运动，边贴着水平面向左运动，此过程中线框的( )
AD
A.磁通量增加 B.磁通量减小
C.感应电流方向为 D.感应电流方向为
[解析] 设线框平面与水平面的夹角为 ，则磁通量 ，则随 角的减小，磁通量增加，选项A正确，B错误；根据楞次定律可知，穿过线框的磁通量增加，则线框中产生的感应电流方向为，选项C错误，D正确.
10.如图所示，匀强磁场垂直于圆形金属线圈向里，、、、为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点上，将线圈拉成正方形.设线圈不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中( )
B
A.线圈中将产生方向的感应电流
B.线圈中将产生方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是，后是
D.线圈中无感应电流产生
[解析] 将线圈拉成正方形，其面积减小，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流，选项B正确.
11.(多选)如图所示，在竖直通电长直导线旁同一平面内有矩形线圈，下列说法正确的是( )
BD
A.若线圈竖直向下平动，则其中感应电流方向是
B.若线圈竖直向下平动，则无感应电流产生
C.若线圈水平向右平动，则其中感应电流方向是
D.若线圈向导线靠近时(仍在导线右侧)，则其中感应电流方向是
[解析] 若线圈竖直向下平动，则穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误，B正确；若线圈水平向右平动，则穿过线圈向里的磁通量减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流方向是，选项C错误；若线圈向导线靠近，则穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，产生的感应电流方向为，选项D正确.
12.(多选)[2024·四川成都七中月考] 、为光滑的水平平行金属导轨，、为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过、所在的平面，如图所示，则( )
BD
A.若固定，使向右滑动，则回路有电流，电流方向为
B.若固定，使向右滑动，则回路有电流，电流方向为
C.若向左、向右同时运动，则回路电流为零
D.若、都向右运动，且两杆速度，则回路有电流，电流方向为
[解析] 若固定，使向右滑动，由右手定则知感应电流方向为，A错误；若固定，使向右滑动，由右手定则知感应电流方向为，B正确；若向左、向右同时运动，则中产生感应电流方向为，C错误；
若、均向右运动，且，则、所围的面积增大，磁通量也增大，则产生感应电流方向为，D正确.
13.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈，在细长磁铁的极附近竖直下落，保持边在纸外，边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流( )
A
A.沿流动
B.沿流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿流动
[解析] 由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量最少，线圈从Ⅰ位置到Ⅱ位置，穿过线圈自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线圈中产生的感应电流的方向为，线圈从Ⅱ位置到Ⅲ位置，穿过线圈自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是，故A正确.
14.如图所示，一三角形金属线圈水平放置在桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向上，与线圈边共线，与线圈在同一个平面上，在线圈以为轴转过 的过程中，下列关于线圈中电流方向说法正确的是( )
B
A.始终为
B.始终为
C.先由再由
D.先由再由
[解析] 在线圈以为轴翻转 的过程中，穿过线圈正面向外的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由安培定则可知感应电流方向为；线圈以为轴翻转 的过程中，穿过线圈反面向外的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直于桌面向下，由安培定则可知感应电流方向仍为，故B正确.
