高中物理选修3-2人教新课标4.3楞次定律课件同步课件(48张PPT)

(共48张PPT)
物理选修3-2
第四章
一、产生感应电流的条件：
2、回路中的磁通量发生变化。
1、电路闭合。
复习巩固
复习提问
试判断下图螺线管内部的磁感线方向。
判断方法：安培定则(右手螺旋定则)
安培定则:用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
N
S
一、导体棒切割磁感线时产生电流的方向
向下
向上
向上
向右
向左
向右
向左
电流方向
磁场方向
向下
运动方向
探究一
导体棒切割磁感线产生感应电流方向的判定
B
A
A
B
A
B
B
A
右手定则
1、内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向。
2、适用范围:闭合电路一部分导体
切割磁感线产生感应电流。
课堂练习
1.两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，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是(　　)
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向左
BD
二、磁铁在螺线管中运动产生感应电流的方向
猜想与假设：
你认为感应电流的方向可能与哪些因素有关?
原磁场的方向
磁通量的变化
1、感应电流的方向与原磁场的方向有什么关系?
2、感应电流的方向与磁通量的变化有什么关系?
上面的实验用简单的图表示为：
试一试：根据图示分析，概括出感应电流的方向与磁通量变化的关系吗?
示意图
感应电流的磁场方向
感应电流方向(俯视）
线圈中磁通量的变化
线圈中磁场的方向
S
极拔出
S
极插入
N
极拔出
N
极插入
向下
减小
顺时针
向下
向上
向上
减小
顺时针
逆时针
向下
向上
增加
向下
增加
逆时针
向上
原磁场方向
原磁场磁通量的变化
结论
①当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场方向相反；
②当引起感应电流的磁通量（原磁通量）减少时，感应电流的磁场就与原磁场方向相同。
B感
Φ原
增
减
与
B原
与
B原
阻碍
变化
反
同
1、内容：感应电流具有这样的方向：
感应电流的磁场
总要
阻碍
引起感应电流的
磁通量的变化
“增反减同”
二、楞次定律：
楞次(1804～1865)俄国物理学家和地球物理学家.16岁时以优异成绩从中学毕业后进入大学,26岁当选为俄国科学院候补院士,30岁时升为正式院士,并被其他院士推选为圣彼得堡大学第一任校长.
学生中的“物理学家”
　　楞次在中学时期就酷爱物理学，成绩突出。1820年他以优异成绩考入杰普特大学，学习自然科学。1823年他还在三年级读书，就因为物理成绩优秀被校方选中，以物理学家的身份参加了环球考察。1828年2月16日，楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报，由于报告生动、出色，被接收为科学院研究生。
楞次
2、理解“阻碍”
：
谁起阻碍作用?
阻碍什么?
（1）阻碍不是相反；（2）阻碍不是阻止；
如何阻碍?
感应电流的磁场
引起感应电流的磁通量的变化（原磁通的变化）
“增反减同”
延缓原磁通量的变化变慢
结果如何?
3、从相对运动的角度认识楞次定律
在下面四个图中标出线圈上的N、S极
G
N
S
G
S
N
G
S
N
G
N
S
N
S
N
N
N
S
S
S
移近时
斥力
阻碍相互靠近
移去时
引力
阻碍相互远离
感应电流的效果总是阻碍导体和引起感应电流的磁体间的相对运动
楞次定律表述二：
来“拒”去“留”
思考问题：当闭合导体的一部分做切割磁感线的运动时，能否用楞次定律判断感应电流的方向?
1、研究的闭合回路：
3、闭合电路内原磁通量的变化情况：
4、感应电流的磁场方向：
5、导体棒AB中的感应电流方向：
ABEF
增大
向外
2、闭合回路内原磁场的方向：
向里
?
?
?
?
?
?
?
?
?
A
B
增反减同
安培定则
明
确
研
究
对
象
楞次定律
感应电流
磁场方向
感应电
流方向
安培定则
原磁通
量变化?
原磁场
方向?
增反减同
1.
判断原磁场B0的方向，
（一方向）
2.确定B0的磁通量的变化，
（增加、减少）（二变化）
3.由楞次定律确定感应电流的磁场
B感方向(增反、减同)
（三阻碍）
4.用安培定则判断感应电流的方向。
（四一抓）
楞次定律的应用步骤：
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例1：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示，软铁环上绕有A、B两个线圈，当A线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈B中的感应电流沿什么方向?
感
I感
安培定则
增反减同
例2：如图所示,在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD,线圈与导线始终在同一个平面内。已知线圈在导线的右侧平移时,其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。
请判断：线圈在向哪个方向移动?
解析：
研究对象——矩形线圈
已知感应电流的磁场方向：
原磁通量变化:
故此可知，线圈是向左移动的！
原磁场的方向：
向里
向外
增大
增反减同
楞次定律的几种表述方式
表述一：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（即增“反”减“同”）
巩固练习1、2、3
1、如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：(
)
(A)无感应电流；
(B)有顺时针方向的感应电流；
(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；
(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。
II
I
C
2、导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？
解：画出磁场的分布情况如图示：
开始运动到A位置，向外的磁通量增加，I
的方向为顺时针；
当dc边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置B时，向外的磁通量减少到0，I
的方向为逆时针；
接着运动到C，向里的磁通量增加，I
的方向为逆时针；
ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I
的方向为顺时针。
所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。
A
B
C
v
I
a
b
c
d
3、在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是：(如图所示)
(
)
(A)
先由P?Q，再由Q?P；
(B)
先由Q?P，再由P?Q；
(C)
始终由Q?P；
(D)
始终由P?Q。
A
2
1
B
P
Q
C
表述二：
感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动。（即来“拒”去“留”）
巩固练习4、5、6、7
4、如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是：（
）
A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g
B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g
C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g
D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g
S
N
B
5、如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：(
)
(A)同时向左运动，距离增大；
(B)同时向左运动，距离不变；
(C)同时向左运动，距离变小；
(D)同时向右运动，距离增大。
S
N
v
C
课堂练习
6、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，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是(　　)
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向左
BD
比较项目
右手定则
左手定则
作用
判断感应电流方向
判断通电导体所受磁场力的方向
图例
因果关系
因运动→产生电流
因电流→受F安→
运动
应用实例
发电机
电动机
右手定则与左手定则的比较
7、如图2—1所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（不考虑导体棒间的磁场力）
（
）
A．P、Q将互相靠拢
B．P、Q相互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
M
N
P
Q
N
AD
（教科书：P13---1）
S
N
１、原磁场的方向：
２、原磁通量变化情况：
３、感应电流的磁场方向：
４、感应电流的方向：
向左
增加
向右
（教科书：P13---2）
2、如图，导线AB和CD互相平行，试确定在闭合和断开开关S时导线CD中感应电流的方向。
A
B
S
C
D
·
·
·
·
×
×
×
G
１、原磁场的方向：
２、原磁通量变化情况：
３、感应电流的磁场方向：
４、感应电流的方向：
闭合时：D—C
断开时：C—D
（教科书：P13---3）
3、在图中CDEF是金属框，当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断ABCD和ABFE两个电路中感应电流的方向。我们能不能用这两个电路中的任一个来判定导体AB中感应电流的方向？
ABCD中感应电流方向：A→B→C→D→A
ABFE中感应电流方向：A→B→F→E→A
AB中感应电流方向：A→B
逆时针
逆时针
N
S
（教科书：P13---4）
4、如图所示，条形磁铁水平放置，金属圆环环面水平，从条形磁铁附近自由释放，分析下落过程中圆环中的电流方向。
（
１、原磁场的方向：
２、原磁通量变化情况：
３、感应电流的磁场方向：
４、感应电流的方向：
4、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，由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ
．在这个过程中，线圈中感应电流：（
）　　　　　　
A.始终沿abcd流动
B.始终沿dcba流动
C.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，
从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，
从Ⅱ到Ⅲ是
沿
abcd
流动
A
（教科书：P13---5）
5、如图,M、N是套在同一铁芯上的两个线圈,M线圈与电池、电键、变阻器相连,N线圈与R’连成一闭合电路.当电键合上后,将图中变阻器R的滑片向左端滑动的过程中,流过电阻R’的感应电流什么方向?
B感
B
I
（教科书：P14--6）
6、如图所示，A、B是两个很轻的铝环。横梁可以绕中间的支点转动。环A是闭合的，环B是断开的，用磁铁的任一极去接近A环，会产生什么现象？把磁铁从A环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离B环，又会发生什么现象？
N
S
例与练5
法拉第的圆盘发电机
“来拒去留”
1、楞次定律的内容：
从磁通量变化看：
感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化
从相对运动看：
感应电流总要阻碍相对运动
课堂小结
φ原变化
I感
B感
产生
阻碍
产生
3、楞次定律中“阻碍”的含意：
不是相反、不是阻止。可理解为：
“结果”反抗“原因”
2、楞次定律中的因果关系：
增反减同
来拒去留
增缩减扩
如何判定
I
方向
楞次定律
相对运动
增反减同
来拒去留
磁通量变化
能量守恒