2012【优化方案】精品课件：物理粤教选修3-2第一章第三节

(共47张PPT)
第三节 感应电流的方向
课标定位
学习目标：
1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律．
2.正确理解楞次定律的内容及其本质．
3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．
4.理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映．
重点难点：
1.楞次定律内容的理解．
2.运用楞次定律判断感应电流的方向．
第三节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
课标定位
课前自主学案
一、感应电流的方向
1．实验仪器：条形磁铁、电流表、线圈、一节干电池、导线若干、电阻(15～20 kΩ)．
2．探究过程
(1)明确闭合电路中电流表指针_____方向与_____方向的关系．将电流表与一个阻值在15～20 kΩ电阻串联后，接到一节干电池上，观察电流表指针的偏转方向，确定电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系．如图1－3－1所示．
图1－3－1
偏转
电流
(2)明确线圈导线的_______．
(3)利用控制变量法进行实验探究．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极插入或抽出线圈，如图所示，记录感应电流的方向．
绕向
3．分析
(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_______磁通量的增加
乙 向上 顺时针 向下
阻碍
(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______磁通量的减少
丁 向上 逆时针 向上
阻碍
思考感悟
1．有同学猜想“感应电流的方向应由引起感应电流的磁场的方向决定”，为验证这一猜想，应将前面的4组实验记录如何分组比较？结论是什么？
提示：应将甲、丙分为一组比较分析，将乙、丁分为一组比较分析，比较可得：感应电流的方向并不是由原磁场方向决定的，因为原磁场方向向下时，感应电流的方向可以是逆时针也可以是顺时针，同样，原磁场方向向上时，感应电流的方向可以是逆时针，也可以是顺时针．
二、楞次定律
1．内容：感应电流的方向可以这样确定：感应电流的_______总要_______引起感应电流的磁通量的_______ ．
磁场
阻碍
变化
2．阻碍的体现：当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向________，即感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的_______；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向_______，即感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的_________ ．
相反
增加
相同
减少
三、右手定则
1．内容：伸开右手，让拇指跟其余四个手指____，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线_____从_____进入，拇指指向____________的方向，其余________所指的方向就是感应电流的方向.
2．适用范围：判断闭合电路中的部分导线做______________运动时产生感应电流的方向．
垂直
垂直
手心
导体运动
四指
切割磁感线
思考感悟：
2．若电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，是否还会产生“阻碍”作用？为什么？
提示：不会产生“阻碍”作用，因为电路不闭合，就没有感应电流产生，所以不会产生磁场，就不会影响磁通量的变化．
核心要点突破
一、正确理解楞次定律
1．明确“两个磁场”之间的关系：当穿过闭合回路中的磁通量变化时(这是“因”)，闭合回路中就会产生感应电流(这是“果”)．而感应电流和其他电流一样，也会产生磁场，即感应电流的磁场，这样穿过闭合回路的磁场就有两个磁场——原磁场(引起感应电流的磁场)和感应电流的磁场．
2．对楞次定律中“阻碍”的理解
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，这种变化将继续进行
3.“阻碍”的表现形式
4．从能量守恒定律角度看“阻碍”
楞次定律中的“阻碍”作用正是能的
转化和守恒定律的反映，在克服这种
阻碍的过程中，其他形式的能转化为
电能．但是自然界中的总能量守恒．
例如，如图1－3－2所示，当条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生图示方向的电流，而这个感应电流对条形磁铁产生斥力，阻碍条形磁铁的靠近，必须有外力克服这个斥力做功，它才能移近线圈；
图1－3－2
同理，当条形磁铁向上离开线圈时，感应电流方向与图中所示的方向相反，感应电流对磁铁产生引力，阻碍条形磁铁的离开．因此在电磁感应现象中，外力可以通过克服磁场力做功将其他形式的能转化为电能．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1. (单选)如图1－3－3所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁；磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)，下列说法中正确的是(　　)
图1－3－3
A．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
解析：选B
二、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电磁感应的现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
特别提醒：
(1)楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路是开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．
(2)在分析电磁感应现象中电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2 (单选)如图1－3－4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1－3－4
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
解析：选D.导体ef将圆环分成并联的两部分，导体向右移动时，可看成闭合回路的电源，由右手定则知，右侧的电流沿逆时针，左侧的电流沿顺时针．
三、安培定则、左、右手定则、楞次定律的辨析
1．应用现象
基本现象 应用的定则或定律
运动电荷、电流产生磁场 安培定则
磁场对运动电荷、
电流有作用力 左手定则
电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则
闭合回路磁通量变化 楞次定律
2.应用区别(关键是抓住因果关系)
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；
(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则；
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3.(双选)如图1－3－5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中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　)
图1－3－5
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
解析：选AC.
课堂互动讲练
用楞次定律判断感应电流的方向
(单选)如图1－3－6所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是(　　)
例1
A．先abcda，再dcbad，后abcda
B．先abcda，再dcbad
C．始终是dcbad
D．先dcbad，再abcda，后dcbad
图1－3－6
【精讲精析】　通电导线AB产生的磁场，在AB左侧是穿出纸面的“·”，在AB右侧是穿入纸面的“×”，线框由左向右运动至dc边与AB重合的过程中，线框回路中“·”增加，由楞次定律判定感应电流方向为dcbad.现在看线框面积各有一半在AB左、右两侧的这个特殊位置，如图中虚线所示，此位置上线框回路中的合磁通量为零，从dc边与AB重合运动至图中虚线所示的位置，是“·”减少(或“×”增加)；
由虚线位置运动至ab边与AB重合位置，是“·”继续减少(或“×”继续增加)，所以从dc边与AB重合运动至ab与AB重合的过程中，感应电流方向为abcda.线框由ab与AB重合的位置向右运动过程中，线框回路中“×”减少，感应电流方向由楞次定律判定为dcbad.所以应选D项．
【答案】　D
【方法总结】　应用楞次定律解题的一般步骤可以概括为以下方框图：
这个方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路，同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素．
运用楞次定律判断物体的受力
及运动情况
(双选)如图1－3－7所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)
例2
图1－3－7
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
【思路点拨】　解答本题应把握以下三点：
(1)明确磁铁运动时磁通量的变化情况．
(2)闭合回路会改变面积(增缩减扩)以阻碍磁通量变化．
(3)感应电流会产生阻碍相对运动的效果以阻碍磁通量变化．
【精讲精析】　根据楞次定律，感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，P、Q通过以下两种方式阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离磁铁的方式进行阻碍．根据牛顿第三定律知磁铁受P、Q向上的作用力．所以，P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g，应选A、D.
【答案】　AD
【方法总结】　在运用楞次定律分析物体的运动情况和判断线圈面积的变化时，可以直接运用“来拒去留”或“增缩减扩”来判断，这样更为简便．
楞次定律和右手定则的综合应用
(双选)如图1－3－8所示，在匀强磁场中放有两平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)(　　)
例3
图1－3－8
A．向右匀速运动　　　　　
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向右加速运动
【思路点拨】　本题是先知道电磁感应的结果，去寻找产生这种现象的原因，此题实际上需要逆向思维．我们在解答过程中要既可由原因推知结果，也可由结果逆向推知原因．
【自主解答】　欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向的逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此根据右手定则可知ab的运动方向，从而可得到原线圈M中的电流方向．故对于前者应使ab减速向右运动，对于后者，则应使ab加速向左运动，故应选B、C项．
【答案】　BC
变式训练　 (单选)如图1－3－9所示， MN、PQ为同一水平面的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动，当ab沿轨道向右滑动时，则(　　)
图1－3－9
A．cd向右滑动
B．cd不动
C．cd向左滑动
D．无法确定
解析：选A.对ab应用右手定则确定回路中电流方向，应用左手定则确定cd受力运动方向．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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