第2章 电磁感应及其应用
第1节 科学探究:感应电流的方向
[科学探究] (1)如下表
N S
插入 拔出 插入 拔出
原来磁场的方向 向下 向下 向上 向上
原来磁场的磁通量的变化 增加 减少 增加 减少
感应电流方向(在螺线管上方俯视) 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来磁场的方向或与原磁场磁通量的变化无直接关系.
②当原磁场磁通量增加时,感应磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场磁通量减少时,感应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增加或减小(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)C (2)顺时针 (3)垂直于纸面向外 (4)B' B0
[解析] (1)由题意可知,电流从电流计左边进入时,指针左偏,从右边进入时,指针右偏,进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系,故C正确.
(2)电流计指针向右偏转,说明电流从电流计的右边(正接线柱)流入,则螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向.
(3)感应电流的方向为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向垂直于纸面向外.
(4)由题意可知,理解楞次定律,关键在于抓住B'总是要阻碍B0磁通量的变化.
[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 B [解析] 把正方形线框从区域Ⅰ拉到区域Ⅱ过程中,穿过线框的磁通量先垂直于纸面向外减小,后垂直于纸面向里增大,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,根据安培定则可知,线框中的感应电流方向一直为逆时针,故B正确.
变式1 BD [解析] 由右手螺旋定则可判断出导线产生的原磁场方向在线圈处垂直于纸面向里,当线圈向右平动时,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场与原磁场方向相同,即感应电流的方向为a→d→c→b,故A错误;当线圈竖直向下平动时,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,感应电流方向是a→d→c→b,故C错误;当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,即感应电流的方向是a→b→c→d,故D正确.
[科学论证] (1)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,A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流方向为b→a,D中电流方向为b→a,选项A正确.
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与原磁场方向相同,故选项C正确.
2.A [解析] 磁通量的含义是穿过某个面积的磁感线条数,弹簧线圈套在条形磁铁外面,穿过线圈的磁通量为条形磁铁内部所有向上的磁感线与线圈所围部分向下的磁感线条数之差,当弹簧线圈扩张时,线圈所围向下的磁感线增多,则穿过线圈的磁通量向上且减小,由楞次定律可知,线圈中有俯视逆时针方向的感应电流;当弹簧线圈收缩时,线圈所围向下的磁感线减少,则穿过线圈的磁通量向上且增大,由楞次定律可知,线圈中有俯视顺时针方向的感应电流,故A正确.
3.C [解析] AB棒切割磁感线,产生感应电流,根据右手定则可知,导体棒AB中感应电流的方向是B→A,CD中感应电流方向是C→D,故A、B错误;根据左手定则可知,磁场对导体棒AB的作用力向左,磁场对导体棒CD的作用力向右,故C正确,D错误.第2章 电磁感应及其应用
第1节 科学探究:感应电流的方向
1.CD [解析] 根据楞次定律可知,A图线圈中应该产生由下到上的感应电流,A错误;B图线圈中应该产生由下到上的感应电流,B错误;C图线圈中应该产生由上到下的感应电流,C正确;D图线圈中应该产生由上到下的感应电流,D正确.
2.(1)偏向正极 (2)S极 (3)向上 (4)顺时针
[解析] (1)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增大,原磁场方向向下,根据楞次定律,感应电流方向俯视为逆时针,从正接线柱流入电流计,指针应偏向正极.
(2)电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,因穿过线圈的磁通量在增大,根据楞次定律可知,磁铁下方应为S极.
(3)电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,由于原磁场方向向下,根据楞次定律可知,穿过线圈的磁通量应减小,磁铁应向上运动.
(4)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增大,原磁场方向向上,根据楞次定律可知,感应电流方向俯视为顺时针.
3.BD [解析] 本题的关键是理解楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.如果是因磁通量的减小而引起的感应电流,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大而引起的感应电流,则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反,阻碍磁通量的增大,故A错误,B正确;楞次定律既可以用来判定闭合回路中感应电流的方向,也可以用来判定不闭合回路中感应电动势的方向,C错误,D正确.
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] 条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,向右的磁通量一直增大,根据楞次定律,环中感应电流的方向(自左向右看)沿逆时针方向,C正确.
6.C [解析] 线圈自A处落至O处过程中,穿过线圈的磁通量向上增大,由楞次定律知,自上向下看,线圈中感应电流方向为顺时针,线圈自O处落至B处过程中,穿过线圈的磁通量向上减少,由楞次定律知,自上向下看,线圈中感应电流方向为逆时针,C正确.
7.D [解析] 由右手定则可知,导线运动时产生的感应电流沿导线由a向b,根据左手定则可知,安培力的方向向右,故D正确.
8.CD [解析] 埋在地下的线圈1、2通有顺时针(俯视)方向的电流,根据安培定则可知,线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,故A错误;汽车进入线圈1过程中,穿过汽车的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向为adcb(逆时针),故B错误;汽车离开线圈1过程中,穿过汽车的磁通量向下减小,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向为abcd(顺时针),故C正确;汽车进入线圈2过程中,穿过汽车的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向为adcb(逆时针),根据左手定则可知,汽车受到的安培力方向与速度方向相反,故D正确.
9.B [解析] 线框下落过程中,线框中的磁场减弱,穿过线框的磁通量减小,故A错误;因为穿过线框的磁通量随线框下落而减小,根据楞次定律可判断,感应电流的磁场与原磁场方向始终相同,所以感应电流的方向保持不变,故B正确;线框左、右两边受到的安培力相互抵消,上边受到的安培力大于下边受到的安培力,安培力的合力不为零,故C错误;线框中产生电能,机械能减小,故D错误.
10.D [解析] 在N极接近线圈上端的过程中,穿过线圈的磁通量向下增大,则感应电流的磁场方向向上,由安培定则可判定,流过R的电流从b到a,电容器下极板带正电,D正确.
11.AD [解析] 闭合开关S,线圈P在Q所在处产生向右的磁场,导致穿过线圈Q的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈Q产生图示方向的电流,以阻碍磁通量的增大,故A正确.闭合开关S后,把R的滑片向右移,则电流变小,导致穿过线圈Q的磁通量减小,为阻碍磁通量减小,线圈Q产生与图示方向相反的感应电流,故B错误.闭合开关S后,把铁芯从左边抽出,则磁场减弱,导致穿过线圈Q的磁通量减小,为阻碍磁通量减小,线圈Q产生与图示方向相反的感应电流,故C错误.闭合开关S后,把Q靠近P,导致穿过线圈Q的磁通量增大,由楞次定律可判断,线圈Q产生图示方向的电流,以阻碍磁通量的增大,故D正确.
12.C [解析] 闭合S的瞬间,根据安培定则可知,M线圈内部产生向上的磁场,则N线圈内部原磁场方向向下且增强,穿过N线圈的磁通量向下增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,电阻R中的感应电流的方向为由b到a,选项A错误;闭合S一段较长时间后,N线圈中的磁通量不变,则在电阻R中不会有感应电流流过,选项B错误;断开S的瞬间,M线圈内部向上的磁场消失,则N线圈内部原磁场方向向下且减弱,穿过线圈N的磁通量向下减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向下,由安培定则可知,感应电流方向为由a到b,选项C正确,D错误.
13.B [解析] 在PQ杆滑动的过程中,杆与轨道所围成的三角形面积先增大后减小,三角形POQ内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可判断,感应电流的方向先是P→Q,后是Q→P,B正确,A错误.由PQ中电流方向及左手定则可判断,PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右,C、D错误.
14.D [解析] 若固定ab,使cd向右滑动,则由右手定则知,应产生顺时针方向的电流,故A错误.若ab、cd同向运动且速度大小相同,则ab、cd所围的面积不变,磁通量不变,不产生感应电流,故B错误.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc中有顺时针方向的电流,故C错误.若ab、cd都向右运动,且vcd>vab,则ab、cd所围的面积变大,磁通量也变大,由楞次定律可判断出回路中产生方向为c→d→b→a的电流,故D正确.第2章 电磁感应及其应用
第1节 科学探究:感应电流的方向
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
原来磁场的方向
原来磁场的磁通量的变化
感应电流方向(在螺线管上方俯视)
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来磁场的方向或与原磁场磁通量的变化有直接关系吗
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·漳州三中月考] 某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验.
(1)首先按如图甲所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按如图乙所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转.进行上述实验的目的是 (填选项前的字母).
A.检查电流计测量电路的电流是否准确
B.检查干电池是否为新电池
C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)接下来用如图丙所示的装置做实验,图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向.某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向.
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成(选填“垂直于纸面向外”或“垂直于纸面向里”).
操作 N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)
原磁场穿过螺线管的磁通量的增减 增加
感应电流的方向 沿逆时针方向
感应电流的磁场B'的方向
(4)该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识.结合以上实验,有同学认为,理解楞次定律,关键在于抓住 (选填“B0”或“B'”)总是要阻碍 (选填“B0”或“B'”)磁通量的变化.
[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反,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 [2024·漳州三中月考] 如图所示,虚线为区域Ⅰ和区域Ⅱ的分界线,区域Ⅰ有垂直于纸面向外的匀强磁场,区域Ⅱ有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度均为B.把正方形线框从区域Ⅰ拉到区域Ⅱ过程中,线框中的电流方向为 ( )
A.顺时针
B.逆时针
C.先顺时针后逆时针
D.先逆时针后顺时针
[反思感悟]
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
B.当线圈竖直向下平动时,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
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
[反思感悟]
【要点总结】
1.对楞次定律的理解
(1)两个磁场:在楞次定律中要区分引起感应电流的(原)磁场和感应电流的磁场.
(2)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,感应电流的效果总是阻碍引起它的原因.
(3)理解楞次定律的不同角度
①从磁通量变化的角度看:感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.
②从相对运动的角度看:感应电流的效果是阻碍相对运动.
③从能量守恒的角度看: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.由于电阻的存在,感应电流在闭合回路中流动时将产生热量.根据能量守恒定律,能量不可能无中生有,这部分热量只可能从其他形式的能量转化而来.
2.应用楞次定律判定感应电流方向的四步曲
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电流的方向呢 (提示:仔细研究电流I的方向、原磁场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 如图所示的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 ( )
[反思感悟]
【要点总结】
1.右手定则的内容:伸开右手,让拇指与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面内,让磁感线垂直穿入掌心,使拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.
2.适用条件:导线切割磁感线的情况.
1.(楞次定律的理解)根据楞次定律,下列说法中正确的是( )
A.感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场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,感应电流的磁场与原磁场方向相同
2.(楞次定律的应用)[2024·湖北襄阳四中月考] 如图所示,在条形磁体的外面套着一个闭合的金属弹簧线圈,在外力作用下弹簧线圈可以向四周扩张或收缩,使线圈包围的面积发生变化,则 ( )
A.弹簧线圈扩张时有感应电流,俯视电流方向为逆时针方向
B.弹簧线圈收缩时有感应电流,俯视电流方向为逆时针方向
C.弹簧线圈扩张或收缩时均有感应电流,俯视电流方向均为顺时针方向
D.弹簧线圈扩张或收缩时均无法判断有无感应电流
3.(右手定则)[2024·平潭一中月考] 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是( )
A.导体棒AB内有电流通过,方向是A→B
B.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
C.磁场对导体棒AB的作用力向左
D.磁场对导体棒CD的作用力向左第2章 电磁感应及其应用
第1节 科学探究:感应电流的方向建议用时:40分钟
◆ 知识点一 探究影响感应电流方向的因素
1.(多选)[2024·厦门期末] 下图是验证楞次定律实验的示意图,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,其中与事实相符的是 ( )
2.有一灵敏电流计(电流表),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,试就如图所示的各图指出:
(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为 (选填“偏向正极”或“偏向负极”).
(2)图乙中磁铁下方的极性是 (选填“N极”或“S极”).
(3)图丙中磁铁的运动方向是 (选填“向上”或“向下”).
(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是 (选填“顺时针”或“逆时针”).
◆ 知识点二 楞次定律的理解
3.(多选)下列说法正确的是 ( )
A.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反
B.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
C.楞次定律只能用来判定闭合回路中感应电流的方向
D.楞次定律可以用来判定不闭合的回路中感应电动势的方向
4.[2024·永定一中月考] 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.如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中(始终在金属环左侧),环中的感应电流(自左向右看) ( )
A.沿顺时针方向
B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向
C.沿逆时针方向
D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向
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,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.如图所示的匀强磁场中,有一直导线ab在一个导体框架上向左运动,那么ab导线中感应电流的方向(已知有感应电流)及ab导线所受安培力的方向分别是 ( )
A.电流由b向a,安培力向左
B.电流由b向a,安培力向右
C.电流由a向b,安培力向左
D.电流由a向b,安培力向右
8.(多选)[2024·上杭一中月考] 汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向的电流,当汽车经过线圈时 ( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生的感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生的感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相反
9.[2024·南平一中月考] 如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行.将线框由静止释放,在下落过程中 ( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流方向保持不变
C.线框所受安培力的合力为零
D.线框的机械能不变
10.电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路,条形磁铁固定在线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况分别是 ( )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
11.(多选)如图所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有 ( )
A.闭合开关S
B.闭合开关S后,把R的滑片向右移
C.闭合开关S后,把P中的铁芯从左边抽出
D.闭合开关S后,把Q靠近P
12.[2024·北大附中月考] 如图所示,软铁环上绕有M、N两个线圈,线圈M与电源、开关S相连,线圈N与电阻R连接成闭合电路.下列说法正确的是( )
A.闭合S的瞬间,通过电阻R的电流方向为a到b
B.闭合S一段较长时间后,电阻R中仍有感应电流流过
C.断开S的瞬间,通过电阻R的电流方向为a到b
D.断开S的瞬间,电阻R中没有感应电流流过
13.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根立在轨道上的金属直杆,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间中存在着垂直于纸面向外的匀强磁场.在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是 ( )
A.感应电流的方向始终是P→Q
B.感应电流的方向先是P→Q,后是Q→P
C.PQ受磁场力的方向始终垂直于杆向左
D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向右,后垂直于杆向左
14.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,匀强磁场垂直于MN、GH所在的平面,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为a→b→d→c
B.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为c→d→b→a
C.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路中电流为0
D.若ab、cd都向右运动,且两棒速度vcd>vab,则abdc回路有电流,电流方向为c→d→b→a(共33张PPT)
第1节 科学探究：感应电流的方向
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
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
原来磁场的方向 ______ ______ ______ ______
原来磁场的磁通量的变化 ______ ______ ______ ______
感应电流方向(在螺线管上方俯视) ________ ________ ________ ________
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来磁场的方向或与原磁场磁通量的变化有直接关系吗
[答案] 感应电流的方向与原来磁场的方向或与原磁场磁通量的变化无直接关系.
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] 当原磁场磁通量增加时,感应磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场磁通量减少时,感应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增加或减小(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·漳州三中月考] 某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验.
(1) 首先按如图甲所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按如图乙所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转.进行上述实验的目的是____(填选项前的字母).
A.检查电流计测量电路的电流是否准确
B.检查干电池是否为新电池
C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
C
[解析] 由题意可知，电流从电流计左边进入时，指针左偏，从右边进入时，指针右偏，进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系，故C正确.
(2) 接下来用如图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向.某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向.
顺时针
[解析] 电流计指针向右偏转，说明电流从电流计的右边(正接线柱)流入，则螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向.
(3) 下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成(选填“垂直于纸面向外”或“垂直于纸面向里”).
操作
从上往下看的平面图(B?0表示原磁场，即磁铁产生的磁场) _____________________________________
原磁场穿过螺线管的磁通量的增减 增加
感应电流的方向 沿逆时针方向
________________
垂直于纸面向外
[解析] 感应电流的方向为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向垂直于纸面向外.
(4) 该小组同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识.结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于抓住___(选填“”或“”)总是要阻碍____(选填“”或“”)磁通量的变化.
[解析] 由题意可知，理解楞次定律，关键在于抓住总是要阻碍磁通量的变化.
【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反，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 [2024·漳州三中月考] 如图所示，虚线为区域Ⅰ和区域Ⅱ的分界线，区域Ⅰ有垂直于纸面向外的匀强磁场，区域Ⅱ有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度均为.把正方形线框从区域Ⅰ拉到区域Ⅱ过程中，线框中的电流方向为( )
B
A.顺时针 B.逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针
[解析] 把正方形线框从区域Ⅰ拉到区域Ⅱ过程中，穿过线框的磁通量先垂直于纸面向外减小，后垂直于纸面向里增大，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，根据安培定则可知，线框中的感应电流方向一直为逆时针，故B正确.
变式 (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.当线圈竖直向下平动时，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.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是
[解析] 由右手螺旋定则可判断出导线产生的原磁场方向在线圈处垂直于纸面向里，当线圈向右平动时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即感应电流的方向为，故A错误；当线圈竖直向下平动时，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，感应电流方向是，故C错误；当线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，即感应电流的方向是，故D正确.
【要点总结】
1.对楞次定律的理解
(1)两个磁场：在楞次定律中要区分引起感应电流的(原)磁场和感应电流的磁场.
(2)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，感应电流的效果总是阻碍引起它的原因.
(3)理解楞次定律的不同角度
①从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.
②从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动.
③从能量守恒的角度看：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.由于电阻的存在,感应电流在闭合回路中流动时将产生热量.根据能量守恒定律,能量不可能无中生有,这部分热量只可能从其他形式的能量转化而来.
2.应用楞次定律判定感应电流方向的四步曲
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] 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电流的方向呢？(提示：仔细研究电流的方向、原磁场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 如图所示的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，A中电流方向为，B中电流方向为，C中电流方向为，D中电流方向为，选项A正确.
【要点总结】
1.右手定则的内容：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿入掌心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向.
2.适用条件：导线切割磁感线的情况.
1.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，
可以以 、 两导线之间的中心线 为界，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.
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 点作切线 ， 与线圈在同一平面上.在线圈以 为
轴翻转 的过程中，线圈中电流方向( )
C
A.始终为
B.先为 ，后为
C.始终为
D.先为 ，后为
[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 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 为
轴翻转 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
，转过角度大于 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 ，故C正确.
3.如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过
开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸
面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方，
开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是( )
C
A.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 极指向垂直于纸面向里的方向
B.开关闭合后的瞬间，小磁针的 极朝垂直于纸面向外的方向转动
C.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 极朝垂直于纸面向外
的方向转动
D.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 极指向垂直于纸面向外的方向
[解析] 开关闭合并保持一段时间后，左边螺线管内的磁通量没有发生改变，直
导线中没有感应电流，小磁针在右边螺线管的磁场作用下，保持原来的南北方
向，故A、D错误；如图甲所示，闭合开关瞬间，右边线圈通电，根据右手螺
旋定则可知，该电流在线圈内产生的磁场方向向右，右边线圈的磁场从无到有，
故穿过左边线圈的磁通量增大，在左边线圈中有感应电流产生，由楞次定律
“增反减同”可知，左边线圈产生的感应磁场方向向左，根据右手螺旋定则可知，
左边线圈的电流方向如图甲所示，则铁芯上方导线的电流
方向为从南到北，根据右手螺旋定则可知，通电直导线上
方的磁场方向为垂直于纸面向里，则小磁针 极朝垂直于
纸面向里的方向转动，故B错误；
如图乙所示，开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左边线圈的磁通
量减小，由“增反减同”可知，其感应磁场方向向右，由右手螺旋定则可知，左
边线圈的电流方向如图乙所示，铁芯上方直导线中电流由北到南，根据右手螺
旋定则可知，通电直导线上方的磁场方向为垂直于纸面向外，则小磁针的 极
朝垂直于纸面向外的方向转动，故C正确.
4.如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有
自东向西稳定、强度较大的直流电流.现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏电
流计，图中未画出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测
线圈位于水平面内从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移
至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是( )
D
A.先顺时针后逆时针
B.先逆时针后顺时针
C.先顺时针后逆时针，然后再顺时针
D.先逆时针后顺时针，然后再逆时针
[解析] 根据右手螺旋定则可判断出电流周围的
磁场方向，当检测线圈水平向南移动时，由于
通电导线的磁场作用，导致穿过线圈的磁通量
发生变化，从而产生感应电流，因此先是向下
的磁场在增强，感应电流方向沿逆时针；当移置正上方前，向下的磁场在减弱，感应电流方向沿顺时针；到直导线正上方时，磁通量为零；当继续向南移动时，向上的磁场在减弱，感应电流方向沿逆时针，故D正确.
1.(楞次定律的理解)根据楞次定律，下列说法中正确的是( )
C
A.感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场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与原磁场方向相同，故选项C正确.
2.(楞次定律的应用)[2024·湖北襄阳四中月考] 如图所示，在条形磁体的外面套着一个闭合的金属弹簧线圈，在外力作用下弹簧线圈可以向四周扩张或收缩，使线圈包围的面积发生变化，则( )
A
A.弹簧线圈扩张时有感应电流，俯视电流方向为逆时针方向
B.弹簧线圈收缩时有感应电流，俯视电流方向为逆时针方向
C.弹簧线圈扩张或收缩时均有感应电流，俯视电流方向均为顺时针方向
D.弹簧线圈扩张或收缩时均无法判断有无感应电流
[解析] 磁通量的含义是穿过某个面积的磁感线条数，弹簧线圈套在条形磁铁外面，穿过线圈的磁通量为条形磁铁内部所有向上的磁感线与线圈所围部分向下的磁感线条数之差，当弹簧线圈扩张时，线圈所围向下的磁感线增多，则穿过线圈的磁通量向上且减小，由楞次定律可知，线圈中有俯视逆时针方向的感应电流；当弹簧线圈收缩时，线圈所围向下的磁感线减少，
则穿过线圈的磁通量向上且增大，由楞次定律可知，线圈中有俯视顺时针方向的感应电流，故A正确.
3.(右手定则)[2024·平潭一中月考] 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒和可以自由滑动.当在外力作用下向右运动时，下列说法正确的是( )
C
A.导体棒内有电流通过，方向是 B.导体棒内有电流通过，方向是
C.磁场对导体棒的作用力向左 D.磁场对导体棒的作用力向左
[解析] 棒切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是，中感应电流方向是，故A、B错误；根据左手定则可知，磁场对导体棒的作用力向左，磁场对导体棒的作用力向右，故C正确，D错误.
