高中物理第四章电磁感应3楞次定律课件新人教版选修.ppt

返回菜单,单击此处编辑母版文本样式,RJ,物理,选修,3-2,自主学习,基础知识,3,楞次定律,学习目标,1.,理解楞次定律的内容,，,能运用楞次定律判断感应电流的方向,，,解答有关问题,(,重点,),2.,理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映,(,难点,),3.,掌握右手定则,，,认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式,(,重点,),合作探究,重难疑点,解题技巧,素养培优,1,实验探究,将螺线管与电流计组成闭合回路，如图,431,，分别将,N,极、,S,极插入、拔出线圈，如图所示,432,，记录感应电流方向如下：,图,431,图,432,(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,感应电流的磁场方向,甲,_,逆时针,(,俯视,),_,乙,_,顺时针,(,俯视,),_,向下,向上,向上,向下,(2),线圈内磁通量减少时的情况,图号,磁场方向,感应电流的方向,感应电流的磁场方向,丙,_,顺时针,(,俯视,),_,丁,_,逆时针,(,俯视,),_,向下,向上,向下,向上,(3),归纳结论,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，,_,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，,_,磁通量的减少,2,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,_,引起感应电流的磁通量的,_,阻碍,阻碍,阻碍,变化,(1),当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场如何阻碍其增加？,【,提示,】,感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相反,(2),当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场如何阻碍其减少？,【,提示,】,感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相同,1,感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反,(),2,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,(),3,楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗,(),1,内容：,伸开右手，使拇指与其余四个手指,_,，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从,_,进入，并使拇指指向,_,的方向，这时,_,所指的方向就是感应电流的方向,2,适用范围：,右手定则适用于闭合回路中,_,导体做,_,时产生感应电流的情况,垂直,掌心,导线运动,四指,一部分,切割磁感线运动,试归纳比较左手定则、右手定则、安培定则分别用来判断哪个量的方向,【,提示,】,左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向,，右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向，安培定则用于判断电流的磁场方向,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,任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则,(),预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中,问题,1,问题,2,问题,3,问题,4,学生分组探究一,对楞次定律的理解,第,1,步探究,分层设问,，,破解疑难,1,楞次定律可判断什么方向？,【,提示,】,楞次定律可判断感应电流产生的磁场方向,2,楞次定律中，,“,阻碍,”,是否就是阻止的意思？,【,提示,】,楞次定律中的,“,阻碍,”,不是阻止的意思,，,只是延缓了磁通量的变化,，,电路中的磁通量还是变化的,3,当导体回路的面积发生变化，或回路相对磁场运动，或磁场本身发生变化时，回路中都可能产生感应电流，感应电流的方向与这些变化有什么对应关系？,【,提示,】,感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,第,2,步结论,自我总结,，,素能培养,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,对,“,阻碍,”,的理解：,3,“,阻碍,”,的表现形式：,楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗,(,或阻碍,),引起感应电流的原因常见的表现形式有以下三种：,(1),阻碍原磁通量的变化,(,增反减同,),；,(2),阻碍导体和磁体间的相对运动,(,来拒去留,),；,(3),通过改变线圈面积来,“,反抗,”,(,增缩减扩,),第,3,步例证,典例印证,，,思维深化,(,多选,),(2014,银川高二检测,),在电磁感应现象中，下列说法中错误的是,(,),A,感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化,B,闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流,C,闭合线框放在变化的磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流,D,感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反,【,思路点拨,】,(1),产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化,(2),产生的感应电流总是阻碍原磁通量的变化,【,解析,】,由楞次定律可知,，感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化，并不一定与原磁场方向相反，故选项,A,正确,，,选项,D,错误；若闭合线框平行于磁场放置,，,则无论是磁场变化,，,还是线框做切割磁感线的运动,，,穿过闭合线框的磁通量都不变,，,都不会有感应电流产生,，,所以选项,B,、,C,均错故选,B,、,C,、,D.,【,答案,】,BCD,对楞次定律的理解,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化,，,与原磁场方向可能相同,，,也可能相反,第,4,步巧练,精选习题,，,落实强化,1,(,多选,),一块铜片置于如图,433,所示的磁场中，如果用力把铜片从磁场拉出或把它进一步推入，则在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力，下列叙述中正确的是,(,),A,拉出时是阻力,B,推入时是阻力,图,433,C,拉出时不受磁场力,D,推入时不受磁场力,【,解析,】,将铜片从磁场拉出或推入,，,磁通量发生变化,，,根据楞次定律,，,磁场对铜片的作用力应阻碍导体和磁场的相对运动,，,故选项,A,、,B,正确,【,答案,】,AB,2,(2014,北京朝阳区高二检测,),某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图,434,所示，若发现钻头突然向右运动，则可能是,(,),图,434,A,开关,S,由断开到闭合的瞬间,B,开关,S,由闭合到断开的瞬间,C,保持开关,S,闭合，变阻器滑片,P,加速向右滑动,D,保持开关,S,闭合，变阻器滑片,P,匀速向右滑动,【,解析,】,若发现钻头,M,突然向右运动,，,则两螺线管互相排斥,，根据楞次定律，可能是开关,S,由断开到闭合的瞬间,，,选项,A,正确,【,答案,】,A,学生分组探究二,楞次定律的应用,第,1,步探究,分层设问,，,破解疑难,1,应用楞次定律时，涉及了三个因素：磁通量的变化、磁场方向、感应电流方向，如何根据其中两个因素确定第三个因素？,【,提示,】,穿过闭合回路的磁通量增加时,，,感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减少时,，,感应电流的磁场与原磁场方向相同,2,能否应用楞次定律判断导体的运动情况或回路面积的变化趋势？如何判断？,【,提示,】,通过引起闭合回路磁通量变化的原因,，,从而判断导体的运动情况或回路面积的变化,第,2,步结论,自我总结,，,素能培养,1,判断感应电流方向的步骤,该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,(2),效果法,由楞次定律可知，感应电流的,“,效果,”,是阻碍引起感应电流的,“,原因,”,，深刻理解,“,阻碍,”,的含义据,“,阻碍,”,原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速,第,3,步例证,典例印证,，,思维深化,(,多选,),(2014,吉林高二检测,),如图,435,所示，矩形闭合金属线圈放置在固定的水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于水平薄板的正下方,(,磁,极间距略大于矩形线圈的宽,度,),当磁铁全部匀速向右通,过线圈时，线圈始终静止不,动，那么线圈受到薄板摩擦力的方向和线圈中产生感应电流的方向,(,从上向下看,),是,(,),图,435,A,摩擦力方向一直向左,B,摩擦力方向先向左、后向右,C,感应电流的方向顺时针,逆时针,逆时针,顺时针,D,感应电流的方向顺时针,逆时针,【,思路点拨,】,(1),首先明确蹄形磁铁的磁场分布,(2),了解蹄形磁铁运动时穿过线圈的磁通量的变化情况,(3),由楞次定律确定感应电流及摩擦力的方向,【,解析,】,靠近两极的磁场强,，,且方向从,N,极出,S,极进,，,根据楞次定律,，,感应电流的方向顺时针,逆时针,逆时针,顺时针,，线圈始终有向右运动的趋势，摩擦力方向一直向左，选项,AC,正确,【,答案,】,AC,应用楞次定律的思路,第,4,步巧练,精选习题,，,落实强化,1,如图,436,所示，一水平放置的矩形闭合线框,abcd,，在细长磁铁的,N,极附近竖直下落，保持,bc,边在纸外，,ad,边在纸内，从图中所示的位置,经过位置,到位置,，位置,和,都很靠近,，在这个过程中，线圈中感应电流,(,),A,沿,abcd,流动,B,沿,dcba,流动,图,436,C,由,到,是沿,abcd,流动，由,到,是沿,dcba,流动,D,由,到,是沿,dcba,流动，由,到,是沿,abcd,流动,【,解析,】,根据细长磁铁的,N,极附近的磁感线分布,，,线圈,abcd,在位置,时,，穿过线圈的磁通,量为零,，在位置,时,，磁感线向上穿过线圈，在位置,时,，磁感线向下穿过线圈,设磁感线向上穿过线圈时磁通量为正,，,由此可见,，,由位置,到位置,再到位置,，,磁通量连续减少,，,感应电流方向不变,，,应沿,abcd,流动故,A,正确,【,答案,】,A,2,(,多选,),如图所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流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，其中表示正确的是,(,),【,解析,】,先根据楞次定律,“,来拒去留,”,判断线圈的,N,极和,S,极,A,中线圈上端为,N,极,，,B,中线圈上端为,N,极,，,C,中线圈上端为,S,极,，,D,中线圈上端为,S,极,，,再根据安培定则确定感应电流的方向,，,A,、,B,错误,，,C,、,D,正确,【,答案,】,CD,学生分组探究三,对右手定则的理解和应用,第,1,步探究,分层设问,，,破解疑难,1,闭合回路中部分导体切割磁感线时，右手定则和楞次定律是否都可以用来判断感应电流的方向？,【,提示,】,都可以用来判断感应电流的方向,2,能否用左手定则判断感应电流的方向？,【,提示,】,不能,，,左手定则用来判断通电导体的受力方向,第,2,步结论,自我总结,，,素能培养,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.,右手定则与左手定则的比较,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,运动,电流,电流,运动,应用实例,发电机,电动机,第,3,步例证,典例印证,，,思维深化,(,多选,),如图,437,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,(,),A,感应电流方向是,N,M,B,感应电流方向是,M,N,图,43,7,C,安培力方向水平向左,D,安培力方向水平向右,【,思路点拨,】,(1),由于导体棒,MN,运动而产生感应电流,(2),MN,中产生了感应电流又受到磁场力的作用,【,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,左手定则和右手定则的因果关系,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,第,4,步巧练,精选习题,，,落实强化,1,(2014,海南中学高二期中,),闭合线框,abcd,，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图,438,所示的三个位置时，感应电流的方向是,(,),A,经过,时，,a,d,c,b,a,B,经过,时，,a,b,c,d,a,C,经过,时，无感应电流,D,经过,时，,a,b,c,d,a,图,438,【,解析,】,经过,时,，,穿过闭合线框的磁通量是向里的,，,且在增大,，,由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向外,，,由安培定则可判断出,，,通过线框的感应电流的方向是,a,b,c,d,a,，,选项,A,错误；经过,时,，,穿过闭合线框的磁通量不变,，,闭合线框中无感应电流,，,选项,B,错误,，,C,正确；经过,时,，,穿过闭合线框的磁通量是向里的,，,且在减少,，,由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向里,，,由安培定则可判断出,，,通过线框的感应电流的方向是,a,d,c,b,a,，,选项,D,错误,【,答案,】,C,2,如图,439,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,(,),A,导线框进入磁场时，感,应电流方向为,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,导线框进入磁场时，受安培力作用方向水平向右,D,导线框进入磁场时，受安培力作用方向水平向左,【,解析,】,本题考查感应电流的方向、右手定则、左手定则,，,关键是看谁在切割导线框进入磁场时,，,cd,边切割磁感线,，,由右手定则可判断,，,感应电流方向为,a,d,c,b,a,.,同理可得导线框离开磁场时,，,ab,边切割磁感线,，,产生感应电流的方向为,a,b,c,d,a,.,由左手定则判断受力情况,，,只有,D,选项正确,【,答案,】,D,楞次定律判断导体运动问题和线圈面积变化的应用技巧,在电磁感应中判断导体的运动常用以下两种方法：,1,程序法：,首先根据楞次定律判断出感应电流的方向，然后根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体所受安培力的方向，最终确定导体的运动情况,2,楞次定律广泛含义法：,即感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，表现为：,(1),阻碍导体的相对运动,(,来拒去留,),；,(2),通过改变线圈面积来,“,反抗,”,(,增缩减扩,),两种方法中，后一种更灵活、快速、准确,(,多选,),如图,4310,所示，光滑固定导轨,m,、,n,水平放置，两根导体棒,p,、,q,平行放于导轨上，形成一个闭合回路当一条形磁铁从高处下落接近回路时,(,),A,p,、,q,将互相靠拢,B,p,、,q,将互相远离,C,磁铁的加速度仍为,g,D,磁铁的加速度小于,g,图,4310,【,解析,】,方法一：假设磁铁的下端为,N,极,，,穿过回路的磁通量增加,，,根据楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向上,，,根据安培定则可判断出回路中感应电流的方向为逆时针方向,(,俯视,),再根据左手定则可判断,p,、,q,所受的安培力的方向,，,安培力使,p,、,q,相互靠拢由于回路所受的安培力的合力向下,，,根据牛顿第三定律知,，,磁铁将受到向上的反作用力,，,从而加速度小于,g,.,若磁铁的下端为,S,极,，,根据类似的分析可以得出相同的结果,，,所以,A,、,D,选项正确,方法二：根据楞次定律的另一种表述,感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,，,本题中的,“,原因,”,是回路中的磁通量增加,，,归根结底是磁铁靠近回路,，,“,效果,”,便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近所以,p,、,q,将相互靠近且磁铁的加速度小于,g,.,故选项,A,、,D,正确,【,答案,】,AD,先看名师指津,本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法，并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中,“,阻碍,”,的含义虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确地判断深刻理解楞次定律中,“,阻碍,”,的含义是快速分析该类问题的前提,再演练应用,如图,4311,所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积,S,和橡皮绳的长度,l,将,(,),A,S,增大，,l,变长,B,S,减小，,l,变短,C,S,增大，,l,变短,图,4311,D,S,减小，,l,变长,【,解析,】,当通电导线中电流增大时,，,穿过金属圆环的磁通量增大,，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍,故,D,正确,【,答案,】,D,