第三节 感应电流的方向
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.通过实验探究，归纳出楞次定律．(重点)
2．理解楞次定律和右手定则，并能灵活运用它们判断感应电流的方向．(重点)
3．理解楞次定律中“阻碍”的含义，并能说出阻碍的几种表现形式．(难点)
感 应 电 流 的 方 向 楞 次 定 律
实验探究
(1)探究电流表指针偏转方向与通入电流方向的关系
①实验装置(如图1-3-1所示)
图1-3-1
②探究过程
电流流入电流表的情况
电流表指针偏转方向
电流由“＋”接线柱流入
指针向右偏
电流由“－”接线柱流入
指针向左偏
(2)将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图1-3-2 a所示，记录感应电流方向如图1-3-2 b所示．
a
b
图1-3-2
(3)分析归纳
①线圈内磁通量增加时的情况
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
甲
向下
逆时针
向上
感应电流的磁场阻碍磁通量的增加
乙
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
丙
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楞次定律
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
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．(×)
感应电流的磁场方向与原磁场方向总是相反吗？
【提示】 不是，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．
甲 乙
图1-3-3
探讨1：如图1-3-3甲磁铁插入线圈时，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1-3-3乙磁铁拔出线圈时，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．
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．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
3．楞次定律的应用方法
1．如图1-3-4所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中( )
图1-3-4
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表G
C．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流
D．将不会产生感应电流
【解析】 条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，在螺线管内产生的磁场方向向右，穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，感应电流的方向是a→G→b.条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中，在螺线管中产生的磁场方向仍向右，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，感应电流的方向是b→G→a，故C正确．
【答案】 C
2.如图1-3-5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1-3-5
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】 线框由右侧摆到竖直位置过程中，磁通量由下向上在减少，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
3．(多选)如图1-3-6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1-3-6
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
楞次定律中几种“阻碍”的表现形式
1．阻碍原磁通量的变化——增反减同．
2．阻碍导体和磁体之间的相对运动——来拒去留．
3．通过改变线圈的面积来“反抗”磁通量的变化——增缩减扩．
右 手 定 则
1．右手定则
伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，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．右手定则的适用范围
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动．
3．右手定则可以看作楞次定律的特殊情况
1．右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况．(√)
2．使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心．(×)
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．(×)
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．
如图1-3-7所示，导体框架放在匀强磁场中，导体棒bc放在框架上，向右做切割磁感线运动．
图1-3-7
探讨1：应用楞次定律判断感应电流的方向．
【提示】 感应电流的方向为a→d→c→b→a.
探讨2：除应用楞次定律之外，能否用一种更简便的方法来判断感应电流的方向？
【提示】 可以用右手定则进行判断．
1．右手定则与楞次定律的区别与联系
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
对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便
对于导体棒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
2.右手定则和左手定则的对比分析
定则
项目
右手定则
左手定则
作用
判断磁场B、速度v、感应电流I三者的方向关系
判断磁场B、电流I、磁场力F三者的方向关系
已知条件
运动方向、磁场方向、感应电流方向任知其中二个
电流方向、磁场方向、磁场力方向任知其中二个
图例
因果关系
因动而电
因电而动
应用实例
发电机
电动机
4．下列选项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】 由右手定则可知，A中电流方向由a→b，B中电流方向由b→a；由楞次定律知，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流方向由b→a.
【答案】 A
5.如图1-3-8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1-3-8
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
【解析】 导体ef向右切割磁感线，由右手定则可判断导体ef中感应电流的方向由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
6．(多选)如图1-3-9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中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是( )
图1-3-9
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、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．
【答案】 AC
右手定则和左手定则的因果关系
(1)因动而生电(v、B→I)——右手定则
(2)因电而受力(I、B—F安)——左手定则
课件58张PPT。
第一章 电磁感应探究感应电流的方向 教案（1）
教学目的
1．掌握楞次定律，会应用楞次定律判定感应电流的方向。
2．通过观察实验现象，探索物理规律，培养学生观察、思考、归纳、总结的逻辑思维能力。
3．从能量守恒的角度理解电磁感应现象和楞次定律，进一步认识能的转化和守恒定律的普遍意义。
教学过程
复习提问
师：产生感应电流的条件是什么？
生：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。
师：(出示螺线管、大型演示电流计和条形磁铁。)请同学们注意观察(见图1)，当我把条形磁铁插入螺线管，放在螺线管中不动和从螺线管中拔出时，在这三个过程中电流表的指针是否发生偏转，并解释偏转或不偏转的原因。
生：(略)
引入新课
在刚才的实验中，我们看到电流表的指针有时向左偏，有时向右偏。这表明在不同的情况下，感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向遵循什么规律呢？
(板书课题)
二、感应电流的方向 楞次定律
我们再比较细致地重做一下刚才做过的实验，通过观察实验现象来寻求感应电流遵循的规律。
[演示实验]
(1)交待线圈的绕线方向(板画)；
(2)用干电池确定电流表的指针偏转方向和电流方向的关系(板画)；
(3)把条形磁铁的N极向下插入线圈中，并从线圈中拔出；把条形磁铁的S极向下插入线圈中，并从线圈中拔出。
[投影]
[每次实验后都要求学生回答电流表指针的偏转方向和据此确定的感应电流的方向，并在相应的投影图形(见图2)上用箭头表示出来。]
为了找出规律，我们对实验现象作进一步分析。由于磁铁的运动，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。感应电流又要产生磁场。这时线圈中同时存在两个磁场：磁铁的磁场和感应电流的磁场。我们先来研究一下，这两个磁场之间有什么联系。
师：请同学们讨论一下，根据刚才的实验结果来填以下表格，从中可找出什么规律？
[投影]
(学生讨论，教师巡视、启发，然后由学生填表格，总结规律。)
[投影] 结论：当磁通量φ增大时，B1与B2反向。当磁通量φ减小时，B1与B2同向。
师：两个磁场有时反向有时同向，它们之间有什么内在的联系呢？当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。这时感应电流的磁场对正在增大的磁通量起什么作用呢？
生：起抵消作用。
师：这时感应电流的磁场把正在增大的磁通量抵消了一部分，也就是阻碍磁通量的增大。(在投影的结论第一行后面增加：“→阻碍磁通量φ增大”)反之，当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。这时感应电流的磁场对正在减小的磁通量又起什么呢？
生：起补充作用。
师：确实如此。这时感应电流的磁场对正在减小的磁通量加以补偿，也就是阻碍磁通量的减小。(在投影的结论第二行后面增加：“→阻碍磁通量φ减小。”)综上所述，这两个磁场的关系是：磁铁磁场的变化产生感应电流，而感应电流的磁场又阻碍引起感应电流的磁通量变化。(把投影中的“→阻碍磁通量φ增大”和“→阻碍磁通量φ减小”换成“阻碍磁通量φ变化”。)请一位同学把我们从实验中找出的规律完整地叙述一遍。
生：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
师：这条关于感应电流的规律最早是由德国物理学家楞次在150多年前发现的。所以叫做楞次定律。
(板书)1．楞决定律的内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
师：楞次定律阐明了“感应电流的磁场”和“引起感应电流的磁场”这两个磁场的相互作用。我们能不能利用这一点来判定感应电流的方向呢？请同学们结合下面的例题讨论一下。
[投影] 在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向。
(学生讨论。)
生：可以判断出感应电流的方向是：a→b→d→C。
师：我们能不能从解答上例的实践中，总结出用楞次定律判定感应电流方向的具体方法、步骤？
生：首先要确定穿过闭合电路的磁场方向和磁通量是增大还是减小，然后就可确定感应电流的磁场方向，最后根据感应电流的磁场方向来判定感应电流的方向。
(板书)2．判定感应电流方向的步骤：
(l)确定引起感应电流的磁场方向和穿过闭合电路的磁通量的增减情况。
(2)确定感应电流的磁场方向。
(3)确定感应电流的方向。
[练习] 请同学们把书翻到课后练习题。
(请同学们当堂回答)略。
我们在初中学过用右手定则来判定感应电流的方向。下面，请大家看道例题，能不能分别用楞次定律和右手定则来判定感应电流的方向。
[投影]如图4所示，让闭合线圈abcd由位置I通过一个匀强磁场运动到位置Ⅱ，线圈在运动过程中，什么时候有感应电流产生？感应电流的方向如何？
生：在两段时间内有感应电流产生：(1)从bd边进入磁场到线圈全部进入磁场的过程中有感应电流产生。用楞次定律判定，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，感应电流的方向是从c→d→b→a→c。用右手定则判定，感应电流的方向也是c→d→b→a→c；(2)从bd边出磁场到线圈全部离开磁场的过程中也有感应电流产生。由楞次定律判定感应电流的方向是从d→c→a→b→d；用右手定则判定的感应电流的方向也是一样的。
师：用右手定则判定感应电流的方向跟用楞次定律得出的结果是完全一致的。可以把右手定则看做是楞次定律的特殊情况。要判定导体作切割磁感线运动时所产生的感应电流的方向，用右手定则往往比用楞次定律简便。这两种方法都要掌握好。
下面我们再来观察一个实验现象。
[演示实验] (出示楞次定律演示仪，见图5)这个装置有两个很轻的铝环，其中一个是闭合的，另一个是断开的。用横梁支起，可以在支座上自由转动。请大家注意观察，如果用条形磁铁的任一极分别接近两个圆环，会发生什么现象？怎样解释观察到的现象？
生：磁铁的N极接近闭合圆环A时，圆环要远离磁铁；而磁铁的N极接近断开的圆环B时，圆环静止不动。大概是因为磁铁接近闭合圆环时产生感应电流的缘故。
师：当磁铁的N极接近闭合圆环A时，穿过圆环的磁通量增大，感应电流的磁场和磁铁的磁场方向相反。这就好像两个条形磁铁的同名磁极相对，互相排斥，所以圆环A要离开磁铁。由于产生感应电流的圆环和磁铁之间产生互相排斥的力，磁铁接近圆环就要克服排斥力做功，在此过程中，外部的机械能转化为感应电流的电能。在一切电磁感应现象中都同时存在能量的转化。
(板书)
3．电磁感应现象中能量的转化：
(1) 电磁感应现象是其他形式的能转化为电能的现象。
师：楞次定律表明感应电流总是在阻碍着它自己的产生。因此为了得到感应电流就必须克服这种阻碍作用做功，使其他形式的能转化为电能。所以楞次定律跟能的转化和守恒定律是相符的。
(2) 楞次定律符合能的转化和守恒定律。
师：从能量转化的角度来看，如果把条形磁铁的任一极分别从两个圆环移开，将会发生什么现象？为什么？
生：磁铁从闭合的圆环A移开时，穿过圆环的磁通量减小，产生的感应电流要阻碍磁铁与圆环离开，圆环会靠近磁铁。磁铁从断开的圆环B移开时，不产生感应电流，圆环保持静止。
再次演示：把条形磁铁的任一极分别从两个圆环附近移开。
小 结
1．楞次定律是电磁感应现象中的重要规律。要理解和掌握好楞次定律必须理解“阻碍”二字的意义。感应电流产生的效果总是在阻碍着它自己的产生。楞次定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现。
2．掌握好判定感应电流方向的方法。
教学说明
1．掌握和应用楞次定律的关键是理解定律中“阻碍”二字的意义。这节课在分析实验现象，归纳楞次定律的过程中，要使学生搞清楚感应电流的磁场是怎样阻碍引起感应电流的磁通量的变化。在应用楞次定律解决实际问题的过程中再加深对这一点的理解。
2．这节课的难点是通过实验得到楞次定律。在做好演示实验的基础上，引导学生从观察到的实验现象出发，先确定感应电流的方向，进而讨论两个磁场方向的关系，然后归纳总结出楞次定律。要注意启发学生积极思考，培养学生逻辑思维的能力。
3．为突出重点，这节课对“电磁感应现象中的能量转化”只是通过解释实验现象作简要的说明。使学生初步了解可以从能量转化和守恒的角度来分析、研究电磁感应现象。在以后的习题课和复习课的教学中，还要帮助学生掌握这种方法。
探究感应电流的方向 教案2
教学目的：
探究感应电流的方向
理解楞次定律的内容，并能熟练运用定律来解决有关问题。
培养学生的实验操作技能，分析、归纳、概括、总结等思维能力。
培养学生严谨的科学态度，树立从实践中来，再回到实践中去的辩证唯物主义世界观。
教学重点：
理解楞次定律。
教学难点：
理解楞次定律中产生感应电流时两磁场间的“阻碍”作用。
教学方法：
实验+探索+启发
教学用具：
灵敏电流计、线圈、磁铁、导线、多媒体教室、课件等
教学过程：
引入：
教师：感应电流不是个好“孩子”。
让学生回忆：产生感应电流的条件是什么？法拉第电磁感应定律的内容？
那么，感应电流的方向与磁通量间又有什么样的关系？
二、授新：
介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考：
灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？为什么本实验研究的是螺线管中的感应电流，而不是单匝线圈或其它导体中的感应电流？
2、学生实验：研究影响感应电流方向的因素
按照图3所示连接电路，并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出等，分析感应电流的方向与哪些因素有关。
教师启发学生总结。
3、学生实验：研究感应电流的方向
学生用图3的电路研究感应电流的方向。
将N极向下，插入螺线管，并将实验数据记录在表格中。
将N极向下，拔出螺线管，并将实验数据记录在表格中。
4、教师引导学生分析、归纳实验数据，总结实验结论：
感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
5、实验验证：
（1）学生首先根据得到的结论，初步分析当S极向下时，插入螺线管或从螺线管中拔出，螺线管中的电流方向，并记录在表格中。
（2）学生动手分组实验。
c、S极向下，插入螺线管，并将实验数据记录在表格中。
d、S极向下，拔出螺线管，并将实验数据记录在表格中。
6、教师引导学生总结出楞次定律：
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
7、微观动画模拟：
N极插入、拨出及S极插入、拨出时磁场间的"阻碍"作用，让学生根据动画理解阻碍的含义，来加深理解。
8、强调：阻碍的含义：
1、谁起阻碍作用：要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”
2、阻碍什么：感应电流的磁场阻碍的是磁通量的变化
3、怎样阻碍？
4、阻碍不是阻止
5、阻碍不总是相反
9、教师讲授：将定律概括成“增之减之，减之增之”，以增强记忆。
10、随堂练习：
下列说法中正确的是：
感应电流的磁场方向总是和回路中原磁场方向相反
感应电流的磁场总是阻止原磁通量
感应电流的磁场方向有可能和原磁场方向相同，也可能和原磁场方向相反
当闭合回路中原磁场的磁通量变化时，由于感应电流的阻 碍作用，回路中总磁通量可能不变
11、从另一角度理解楞次定律：
学生在图4中标出每个螺线管的等效N极和S极。
根据标出的磁极方向总结规律：
感应电流的磁场总是阻碍相对运动。
强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解：
1、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。
2、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。
12、巩固练习：
如右图，矩形线框 abcd的平面跟磁场垂直。当线框的ab边在da、cb边上向右滑动时，ab边中产生的感应电流是什么方向的？（从b到a）
让学生根据此题的求解过程——
13、总结用楞次定律判断感应电流方向的步骤：
1、确定研究对象
2、查明原B的方向，磁通量的变化情况。
3、根据楞次定律，确定感B的方向。
4、由安培定则，确定感应电流I的方向。
三、小结：（略）
四、作业：
板书设计：
三、楞次定律——感应电流方向
1、内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2、理解：
a、从磁通量变化的角度
b、从相对运动的角度
3、对象—>原B、△φ—>感B—>感I
教学效果分析：
关于本节课的几点说明：
1、在课堂教学中注重多种能力的培养：
本节内容应以实验为主，通过实验总结楞次定律。通常情况，都是由教师演示，学生观察，得出结论。但本节课以学生为主，让学生实验，得出结论，验证结论等等，教师只起引导和组织的作用，这样不仅能让学生对楞次定律理解深刻，而且也培养了学生实验操作技能以及分析、归纳、概括、总结等逻辑思维能力。
2、用现代化教学手段进行教学：
虽说实物演示最直观明了地反映事物的某些现象，但通过它我们只能看到一些宏观现象，对定律微观本质的分析（比如：磁极周围的磁感线既看不见，又摸不着）就无能为力了，教师将现代化教学手段引进课堂，用微机动画模拟，生动形象地展示两磁场间"阻碍"作用，不仅突出本节的重点，还突破了难点，使学生对定律有一个深刻理解，生动的记忆，同时又激发了学生的学习兴趣。
3、 采用类比教学变抽象为具体：
本节课除了采用常规的启发式、实验等直观教学法等，还特别注意利用比喻的方法，尤其对于楞次定律这一类字数少但难理解和记忆内容，教师在师生得出定律之后，将定律概括成“增之减之，减之增之”八个字，方便了学生理解和记忆，之后又做个拟人化的比喻，将感应电流比喻成一个专门与“父母”“对着干”的“坏孩子”，不仅将抽象的内容生动具体化，还调节了课堂气氛。
4、 注重德育渗透
这一节课讲授的楞次定律是从实验分析开始，归纳概括出初步结论后，再用实验来验证，不仅体现物理学科是实验学科的特点，培养了学生实事求是，严谨的科学态度，还符合辩证法中从实践中来，再回到实验中去的认识规律，达到对学生的辩证唯物主义教育。
