第1节 感应电流的方向
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.通过实验探究感应电流的方向，理解楞次定律的内容．(重点)
2．理解右手定则与楞次定律的关系；能区别右手定则和左手定则．(重点、难点)
3．能从能量守恒的角度来理解楞次定律．
4．会应用楞次定律和右手定则解决有关问题．(重点)
探 究 感 应 电 流 的 方 向 楞 次 定 律
[先填空]
1．实验探究
将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出螺线管，如图2－1－1所示，记录感应电流方向．
甲 乙 丙 丁
图2－1－1
2．实验记录
(1)线圈内磁通量增加时的情况．
图号
磁场
方向
感应电流的
方向(俯视)
感应电流的
磁场方向
归纳总结
甲
向下
逆时针
向上
感应电流的磁
场阻碍磁通量的增加
丙
向上
顺时针
向下
(2)线圈内磁通量减少时的情况．
图号
磁场
方向
感应电流
方向(俯视)
感应电流的
磁场方向
归纳总结
乙
向下
顺时针
向下
感应电流的磁场阻碍磁通量的减少
丁
向上
逆时针
向上
3.实验结论
当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过螺线管的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同．
4．楞次定律
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．(另一种表述：感应电流引起的效果总是阻碍引起感应电流的原因)．
[再判断]
1．在楞次定律中，阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身．(√)
2．感应电流的磁场总是阻碍磁通量，与磁通量方向相反．(×)
3．感应电流的磁场可阻止原磁场的变化．(×)
[后思考]
感应电流的磁场方向与原磁场方向总是相反吗？
【提示】 不是，由上面的探究实验分析可知，当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．可概括为“增反减同”．
[合作探讨]
图2－1－2
探讨1：如图磁铁插入线圈时，线圈中磁通量怎样变化？有感应电流吗？
【提示】 磁通量增加，有．
探讨2：如图磁铁拔出线圈时，线圈中磁通量怎样变化？两次感应电流方向相同吗？
【提示】 磁通量减少，相反．
[核心点击]
对楞次定律的理解
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”的几个层次
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
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快慢，这种变化将继续进行
3.楞次定律的另一类描述
感应电流的效果，总是要反抗产生感应电流的原因．具体原因不同，反抗的形式也有所不同，具体情况见下表
产生感应
电流的
原因
感应电流的效果
磁通量增加或减少
增反减同
Φ增加时，感应电流产生反向磁场
Φ减少时，感应电流产生同向磁场
磁体与回路
间的相对运动
来拒去留
磁体靠近时，感应电流利用磁场产生斥力
磁体远离时，感应电流利用磁场产生引力
回路发生形变
增缩减扩
回路面积增大时，感应电流利用所受安培力使面积缩小；回路面积减小时，感应电流利用所受安培力使面积扩大
通过线圈自身的
电流发生变化
增反减同
原电流增大时，感应电流与之反向
原电流减小时，感应电流与之同向
1. 如图2－1－3所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是( )
图2－1－3
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
【解析】 一开始由下向上的磁通量在减少，由楞次定律可知感应电流方向是d→c→b→a→d；越过竖直位置后，反向穿过的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流方向不变，B对．
【答案】 B
2. 如图2－1－4所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则( )
图2－1－4
A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向
B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向
C．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿abcd方向
D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向
【解析】 当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据安培定则可判定感应电流应沿abcd方向．同理可判定当磁铁经过位置②时，感应电流沿adcb方向．
【答案】 A
3．(多选)如图2－1－5所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图2－1－5
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
【解析】 当磁铁向下运动时，闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出P、Q将相互靠拢，故A正确，B错误；磁铁受向上的斥力，故磁铁的加速度小于g，所以C错误，D正确．
【答案】 AD
运用楞次定律判定感应电流方向的思路
右 手 定 则
[先填空]
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垂直；让磁感线垂直穿入手心，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．
[再判断]
1．通过右手定则可判定感应电流或感应电动势的方向．(√)
2．右手定则适用于判定闭合导体回路中的部分导线切割磁感线运动产生感应电流的方向．(√)
3．产生感应电动势的那部分导体，相当于电源，感应电动势的方向从高电势指向低电势．(×)
[后思考]
楞次定律与右手定则在使用范围上有什么区别？
【提示】 楞次定律适用于一切电磁感应现象，而右手定则只适用于导体切割磁感线的情况．
[合作探讨]
如图2－1－6所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．
图2－1－6
探讨1：根据楞次定律判断导体棒ab中的电流方向？
【提示】 b→a
探讨2：能否找到一种更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：研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系)
【提示】 右手定则
[核心点击]
楞次定律与右手定则的区别及联系
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
4. 如图2－1－7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时( )
A．圆环中磁通量不变，环中无感应电流产生
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．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
图2－1－7
【解析】 导体ef向右切割磁感线，由右手定则可判断导体ef中感应电流由e→f.而导体ef分别与导体环的左右两部分构成两个闭合回路，故环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流．
【答案】 D
5．下图表示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，其中能产生由a到b的感应电流的是( )
【解析】 判断导体切割磁感线产生的感应电流方向时，可以用右手定则，也可以用楞次定律．A中电流方向由a→b，B中电流方向由b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流方向由b→a.
【答案】 A
6．(多选)在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2，则( )
A．若飞机从西往东飞，U1比U2高
B．若飞机从东往西飞，U2比U1高
C．若飞机从南往北飞，U1比U2高
D．若飞机从北往南飞，U2比U1高
【解析】 我国地处北半球，地磁场有竖直向下的分量，用右手定则判断无论机翼向哪个水平方向切割磁感线，机翼中均产生自右向左的感应电动势，左侧电势高于右侧．
【答案】 AC
右手定则的应用
(1)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，导体不运动不能应用．
(2)右手定则判定导体切割磁感线产生的感应电动势时，四指的指向由低电势指向高电势．
第1讲 感应电流的方向
[目标定位] 1.理解楞次定律的内容，应用楞次定律判定感应电流的方向.2.通过实验，感受楞次定律的实验推导过程，逐渐培养自己的观察实验、分析、归纳、总结物理规律的能力.3.掌握右手定则，知道右手定则实际上是楞次定律的一种表现形式．
一、探究感应电流的方向
1．实验探究
如图1(a)所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，记录感应电流方向如下，如图1(b)所示
图1
2．分析
操作方法
填写内容
甲
乙
丙
丁
N极插入线圈
N极拔出线圈
S极插入线圈
S极拔出线圈
原来磁场的方向
向下
向下
向上
向上
原来磁场的磁通量变化
增大
减小
增大
减小
应电流方向
逆时针(俯视)
顺时针(俯视)
顺时针(俯视)
逆时针(俯视)
感应电流的磁场方向
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
想一想 比较甲、丙两种情况说明什么？比较乙、丁两种情况说明什么？什么情况下感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反？什么情况下相同？
答案 甲、丙两种情况下，磁通量都增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；乙、丁两种情况下，磁通量都减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．
二、楞次定律
当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少．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．
三、右手定则
1．使用范围：判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向．
2．使用方法：伸出右手，使拇指与其余四个手指垂直，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的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
一、楞次定律中阻碍的含义
1．因果关系
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出现是感应电流存在的结果．
2．对“阻碍”的理解
3．“阻碍”的表现形式
(1)就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(增反减同)．
(2)由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果是阻碍相对运动(来拒去留)．
(3)电磁感应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化(增缩减扩)．
例1 如图2所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中( )
图2
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针
D．感应电流方向一直是顺时针
答案 A
解析 在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有A项正确．
二、楞次定律的应用
楞次定律的应用步骤如下：
例2 如图3所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则( )
图3
A．线框中有感应电流，方向是先沿a→b→c→d→a方向后沿d→c→b→a→d方向
B．线框中有感应电流，方向是先沿d→c→b→a→d方向后沿a→b→c→d→a方向
C．受磁场的作用，线框要发生转动
D．线框中始终没有感应电流
答案 D
解析 由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abcd的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场的作用，故选项D正确．
针对训练1 某磁场磁感线如图4所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中感应电流的方向是( )
图4
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
答案 C
解析 自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定则判断线圈中感应电流的方向为顺时针；自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相同，即向上，故可由安培定则判断线圈中感应电流的方向为逆时针，选C.
三、右手定则的应用
1．导体切割磁感线运动产生感应电流是磁通量发生变化产生感应电流的特例，所以右手定则是楞次定律的特例．
(1)楞次定律研究对象是整个回路，适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度B随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便．
(2)右手定则研究对象是闭合电路的部分导体，只适用于导体做切割磁感线运动的情况．
2．当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(在等效电源的内部从负极指向正极)．
例3 下图表示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，其中能产生由a到b的感应电流的是( )
答案 A
解析 由右手定则判知，A中感应电流方向a→b，C、D中均为b→a.B中感应电流产生由b→a，所以选A.
针对训练2 如图5所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则( )
图5
A．导线框进入磁场时，感应电流的方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
答案 D
解析 根据右手定则可知导线框进入磁场时，感应电流的方向为a→d→c→b→a，离开磁场时感应电流为a→b→c→d→a，所以A、B均错误；再根据左手定则知，C错误，D正确.
楞次定律的应用
1．如图6所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则流过灵敏电流计的感应电流方向是( )
图6
A．始终由a流向b
B．始终由b流向a
C．先由a流向b，再由b流向a
D．先由b流向a，再由a流向b
答案 D
解析 条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在增加，由楞次定律知，感应磁场方向向右，由安培定则，知感应电流的方向为b→电流计→a；条形磁铁从螺线管右侧穿出的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在减少，由楞次定律知，感应磁场方向向左，由安培定则，知感应电流的方向为a→电流计→b，D项正确，A、B、C项错误．
2．(2016·北京西城月考)如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合( )
答案 D
解析 A项中S极上升，穿过圆环的原磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，A项错误；B项中S极下降，穿过圆环的原磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，B项错误；C项中N极上升，穿过圆环的原磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，C项错误；D项中N极下降，穿过圆环的原磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，D项正确．
右手定则的应用
3.如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时( )
图7
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
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．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
答案 D
解析 由右手定则知ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，选D.
4.如图8所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是( )
图8
A．感应电流方向是N→M
B．感应电流方向是M→N
C．安培力水平向左
D．安培力水平向右
答案 AC
解析 方法1：由右手定则易知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直棒水平向左．
方法2：由楞次定律知，本题中感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向可判知，MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左，再由左手定则，容易判断出感应电流的方向是N→M.故选A、C.
课件35张PPT。学业分层测评知识点一知识点二
第1节 感应电流的方向探 究 感 应 电 流 的 方 向 楞 次 定 律阻碍 阻碍 相反 相同 阻碍 磁通量 √ × × 右 手 定 则同一个平面 垂直 垂直 导体运动 感应电流 √ √ ×
