高中物理感应电流方向.pptx

第第2 2章章新知预习新知预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通要点一要点一要点二要点二第第1 1节节创新演练创新演练大冲关大冲关随堂检测归纳小结随堂检测归纳小结课下作业综合提升课下作业综合提升要点三要点三返回返回返回返回返回返回1通过实验探究感应电流的方向，通过实验探究感应电流的方向，理解楞次定律的内容。理解楞次定律的内容。2能从能量守恒的角度来理解楞次能从能量守恒的角度来理解楞次 定律。定律。3理解右手定则与楞次定律的关系；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。能区别右手定则和左手定则。返回返回返回返回 读教材读教材填要点填要点 一、探究感应电流的方向一、探究感应电流的方向 1实验探究实验探究 将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、极、S极插入、抽出线圈，如图极插入、抽出线圈，如图211所示，记录感应所示，记录感应电流方向如图电流方向如图212所示。所示。图图211返回返回图图212返回返回2实验记录实验记录图号图号磁场磁场方向方向感应电流感应电流方方(俯视俯视)感应电流的感应电流的磁场方向磁场方向归纳总结归纳总结甲甲向下向下逆时针逆时针 感应电流的磁感应电流的磁场场 磁通磁通量的增加量的增加乙乙向上向上顺时针顺时针 丙丙向下向下顺时针顺时针 感应电流的磁感应电流的磁场场 磁通磁通量的减少量的减少丁丁向上向上逆时针逆时针向上向上向上向上向下向下向下向下阻碍阻碍阻碍阻碍返回返回 3实验结论实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向的磁场与原磁场的方向 。二、楞次定律二、楞次定律 感应电流的磁场总要感应电流的磁场总要 引起感应电流的引起感应电流的 。相反相反相同相同阻碍阻碍磁通量的变化磁通量的变化返回返回 三、右手定则三、右手定则 1使用方法使用方法 伸开右手，让拇指与其余四指在伸开右手，让拇指与其余四指在 ，使，使拇指与并拢的四指拇指与并拢的四指 ；让磁感线；让磁感线 手心，使手心，使 指向导体运动的方向，其余指向导体运动的方向，其余 所指的方向就是所指的方向就是感应电流的方向。感应电流的方向。2适用范围适用范围 适用于适用于 电路部分导体电路部分导体 产生感应电产生感应电流的情况。流的情况。同一个平面内同一个平面内垂直垂直垂直穿入垂直穿入拇指拇指四指四指闭合闭合切割磁感线切割磁感线返回返回 关键一点关键一点在电磁感应中，无论电路是否闭合，都可在电磁感应中，无论电路是否闭合，都可以假定电路是闭合的，则电路不闭合时感应电动势的方向，以假定电路是闭合的，则电路不闭合时感应电动势的方向，跟电路闭合时感应电流的方向是相同的。即感应电动势的方跟电路闭合时感应电流的方向是相同的。即感应电动势的方向就是感应电流的方向，对于部分导体切割磁感线产生感应向就是感应电流的方向，对于部分导体切割磁感线产生感应电动势，电源部分电流方向是从低电势指向高电势的。电动势，电源部分电流方向是从低电势指向高电势的。返回返回 试身手试身手夯基础夯基础 1根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是 ()A阻碍引起感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁通量B与引起感应电流的磁场反向与引起感应电流的磁场反向C阻碍引起感应电流的磁通量的变化阻碍引起感应电流的磁通量的变化D与引起感应电流的磁场方向相同与引起感应电流的磁场方向相同返回返回解析：解析：根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍的是引起它根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化，而不是引起它的磁通量。反过来说，的磁通量的变化，而不是引起它的磁通量。反过来说，如果磁通量不发生变化，就没有感应电流的产生，故如果磁通量不发生变化，就没有感应电流的产生，故A选选项错，项错，C选项正确。选项正确。答案：答案：C返回返回2.如图如图213所示，闭合金属圆环沿垂直所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是法中正确的是()A向左拉出和向右拉出时，环中向左拉出和向右拉出时，环中 的感的感 应电流方向相反应电流方向相反图图213返回返回B向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时 针方向的针方向的C向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时 针方向的针方向的D环在离开磁场之前，就已经有了感应电流环在离开磁场之前，就已经有了感应电流返回返回解析：解析：将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的。选项的。选项B正确，正确，A、C错误。另外在圆环离开磁场前，穿过错误。另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，故圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，故D错误。错误。答案：答案：B返回返回3导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流，在如图导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流，在如图214所示的图像中，所示的图像中，B、v、I方向均正确的是方向均正确的是()图图214解析：解析：根据右手定则可知，根据右手定则可知，D项符合条件，即选项项符合条件，即选项D正确。正确。答案：答案：D返回返回返回返回 1因果关系因果关系 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。果，结果反过来影响原因。返回返回2“阻碍阻碍”的理解的理解返回返回 3“阻碍阻碍”的表现的表现 从能量守恒定律的角度，楞次定律可广义地表述为：从能量守恒定律的角度，楞次定律可广义地表述为：感应电流的感应电流的“效果效果”总是要反抗总是要反抗(或阻碍或阻碍)引起感应电流的原引起感应电流的原因。常见的情况有四种：因。常见的情况有四种：(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化(增反减同增反减同)。(2)阻碍导体的相对运动阻碍导体的相对运动(来拒去留来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来通过改变线圈面积来“反抗反抗”(增缩减扩增缩减扩)。返回返回4应用楞次定律解题的一般步骤应用楞次定律解题的一般步骤 一般步骤可概括为下列四句话：一般步骤可概括为下列四句话：“明确增减和方向，明确增减和方向，增增反减同反减同切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向。切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向。”明确所研究的明确所研究的闭合回路，判闭合回路，判断原磁场方向断原磁场方向判断闭合回路判断闭合回路内原磁场的磁内原磁场的磁通量变化通量变化 由楞次定律判由楞次定律判断感应电流的断感应电流的磁场方向磁场方向 由安培定则根据感应由安培定则根据感应电流的磁场方向，判电流的磁场方向，判断出感应电流方向断出感应电流方向 返回返回 名师点睛名师点睛 (1)阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是生了变化，是“阻而未止阻而未止”。(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增大时，阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相反；感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与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通量方向相同。引起感应电流的磁通量方向相同。(3)涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动。而不是阻碍导体或磁体的运动。返回返回图图215 1如图如图215所示，在磁感应强度所示，在磁感应强度大小为大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为有一质量为m、阻值为、阻值为R的闭合矩形金属的闭合矩形金属线框线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并点，并可绕可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置点摆动。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感应电流的方向是 ()返回返回AabcdaBdcbadC先是先是dcbad，后是，后是abcdaD先是先是abcda，后是，后是dcbad 审题指导审题指导应用楞次定律判断感应电流方向时，关应用楞次定律判断感应电流方向时，关键是分析原磁场方向和穿过回路的磁通量的变化情况。键是分析原磁场方向和穿过回路的磁通量的变化情况。返回返回 解析解析一开始由下向上的磁通量在减少，由楞次定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律可知感应电流方向是dcbad；越过竖直位置后，；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，不变，B对。对。答案答案B返回返回 应用楞次定律判断感应电流方向的关键是确定原磁场应用楞次定律判断感应电流方向的关键是确定原磁场的方向及磁通量的变化情况。感应电流的磁场方向与原磁的方向及磁通量的变化情况。感应电流的磁场方向与原磁场的关系可以表述为场的关系可以表述为“增反减同增反减同”。返回返回规律规律比较内容比较内容楞次定律楞次定律右手定则右手定则区区别别研究研究对象对象整个闭合回路整个闭合回路闭合回路的一部分，即做闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体切割磁感线运动的导体适用适用范围范围各种电磁感应各种电磁感应现象现象只适用于导体在磁场中做只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况切割磁感线运动的情况返回返回规律规律比较内容比较内容楞次定律楞次定律右手定则右手定则区别区别应用应用用于磁感应强度用于磁感应强度B随时间变化而产随时间变化而产生的电磁感应现生的电磁感应现象较方便象较方便用于导体切割磁感用于导体切割磁感线产生的电磁感应线产生的电磁感应现象较方便现象较方便联系联系右手定则是楞次定律的特例右手定则是楞次定律的特例返回返回 名师点睛名师点睛 (1)判断导体切割磁感线产生感应电流方向时用右手判断导体切割磁感线产生感应电流方向时用右手定则，判断该部分导体或其余部分所受安培力方向时用定则，判断该部分导体或其余部分所受安培力方向时用左手定则，可以简单总结为左手定则，可以简单总结为“因动而因动而(产生产生)电用右手电用右手(定则定则)，因电而，因电而(产生产生)动用左手动用左手(定则定则)”。(2)判断通电直导线、环形电流及通电螺线管的磁场判断通电直导线、环形电流及通电螺线管的磁场方向时虽然也用右手来判断，但名称不是右手定则，而方向时虽然也用右手来判断，但名称不是右手定则，而是安培定则，五指指向所表示的物理意义也不相同。是安培定则，五指指向所表示的物理意义也不相同。返回返回图图216 2在如图在如图216电路中，电路中，A、B两个线圈绕在同一个两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，线圈闭合铁芯上，线圈B与电流表与电流表G组成一闭合电路，线圈组成一闭合电路，线圈A的两的两端分别与平行的金属导轨端分别与平行的金属导轨P、Q相连，相连，P、Q处在匀强磁场中，处在匀强磁场中，磁场方向与导轨面垂直。试分析判断：当导体棒磁场方向与导轨面垂直。试分析判断：当导体棒ab在平行导在平行导轨轨P、Q上向左做上向左做(1)匀速、匀速、(2)匀加速、匀加速、(3)匀减速滑动时，是匀减速滑动时，是否有电流通过电流表？若有电流通过，其方向如何？否有电流通过电流表？若有电流通过，其方向如何？返回返回思路点拨思路点拨右手定则右手定则判定电动判定电动势方向势方向 安培定则安培定则判定判定A的的磁场磁场 楞次定律判定楞次定律判定中有无电流中有无电流及其方向及其方向 返回返回 解析解析导体棒导体棒ab向左切割磁感线运动时，将产生由向左切割磁感线运动时，将产生由a到到b的感应电流，感应电流通过线圈的感应电流，感应电流通过线圈A时，铁芯中有顺时针时，铁芯中有顺时针方向的磁场，这个磁场既穿过线圈方向的磁场，这个磁场既穿过线圈A，又穿过线圈，又穿过线圈B。(1)当当ab向左做匀速运动时，感应电动势和感应电流都向左做匀速运动时，感应电动势和感应电流都不变。穿过线圈不变。穿过线圈B的磁通量不发生变化，线圈的磁通量不发生变化，线圈B中不会产生中不会产生电磁感应现象，所以没有感应电流通过电流表。电磁感应现象，所以没有感应电流通过电流表。返回返回 (2)当当ab向左做匀加速运动时，速度不断增大，感应电向左做匀加速运动时，速度不断增大，感应电动势和感应电流随着动势和感应电流随着v增大而增大，穿过线圈增大而增大，穿过线圈B的磁通量也的磁通量也增大，线圈增大，线圈B中将产生电磁感应现象，根据楞次定律，线中将产生电磁感应现象，根据楞次定律，线圈圈B中感应电流的磁场方向应朝上。阻碍磁通量增大；运中感应电流的磁场方向应朝上。阻碍磁通量增大；运用安培定则，线圈用安培定则，线圈B中的电流将由中的电流将由d到到c通过电流表通过电流表G。(3)当当ab向左做匀减速运动时，通过电流表向左做匀减速运动时，通过电流表G的感应电的感应电流方向是由流方向是由c到到d。答案答案(1)没有没有(2)感应电流由感应电流由d到到c通过电流表通过电流表G(3)感应电流由感应电流由c到到d通过电流表通过电流表G返回返回 右手定则的应用比较灵活、简单，对闭合电路而言，右手定则的应用比较灵活、简单，对闭合电路而言，四指指向四指指向“电源电源”内部电流方向，而对不闭合电路，四指内部电流方向，而对不闭合电路，四指则指向则指向“电源电源”的正极，即高电势端。的正极，即高电势端。返回返回图图217 1电磁感应中的能量转化电磁感应中的能量转化 电磁感应现象中，感应电流的能量电磁感应现象中，感应电流的能量(电能电能)不能无中生有，只能从其他形式的能量转化过不能无中生有，只能从其他形式的能量转化过来，外力克服磁场力做功，正是这个转化的量来，外力克服磁场力做功，正是这个转化的量度，如图度，如图217所示，当条形磁铁靠近线圈所示，当条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生图示方向的电流，而这个感应电流产生的时，线圈中产生图示方向的电流，而这个感应电流产生的磁场对条形磁铁产生斥力，阻碍条形磁铁的靠近，必须有磁场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；当条形磁铁离外力克服这个斥力做功，它才能移近线圈；当条形磁铁离返回返回开线圈时，感应电流方向与图中所示方向相反，感应电流开线圈时，感应电流方向与图中所示方向相反，感应电流产生的磁场对磁铁产生引力，阻碍条形磁铁的离开。这里产生的磁场对磁铁产生引力，阻碍条形磁铁的离开。这里外力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程。外力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程。返回返回 2电磁感应中的能量守恒电磁感应中的能量守恒 “阻碍阻碍”的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，如果没有如果没有“阻碍阻碍”，将违背能量守恒定律，可以得出总能量，将违背能量守恒定律，可以得出总能量增加的错误结论。所以楞次定律体现了在电磁感应现象中增加的错误结论。所以楞次定律体现了在电磁感应现象中能的转化与守恒，能量守恒定律也要求感应电流的方向服能的转化与守恒，能量守恒定律也要求感应电流的方向服从楞次定律。从楞次定律。返回返回 3电阻为电阻为R的矩形线圈的矩形线圈abcd，边长，边长abL、adh，质量为，质量为m，自某一高度，自某一高度自由下落，通过一匀强磁场。磁场的方自由下落，通过一匀强磁场。磁场的方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图如图218所示。如果线圈恰好以恒所示。如果线圈恰好以恒定速度通过磁场，问导线中产生的焦耳热等于多少？定速度通过磁场，问导线中产生的焦耳热等于多少？思路点拨思路点拨解答本题时要把握匀速通过磁场时下落解答本题时要把握匀速通过磁场时下落的距离以及分析内能的来源。的距离以及分析内能的来源。图图218返回返回 解析解析本题可用本题可用QI2Rt来求解，但较复杂。采用来求解，但较复杂。采用能量守恒的方法来解，则很简捷，线圈匀速通过磁场时，能量守恒的方法来解，则很简捷，线圈匀速通过磁场时，线圈的重力势能的减少量应等于线圈产生的焦耳热，所线圈的重力势能的减少量应等于线圈产生的焦耳热，所以以Q2mgh。答案答案2mgh返回返回 安培力做负功的过程即是其他形式能转化为内能的过安培力做负功的过程即是其他形式能转化为内能的过程。安培力的功程。安培力的功“量度量度”生成内能的多少。生成内能的多少。返回返回返回返回返回返回1(对应要点一对应要点一)某实验小组用如图某实验小组用如图219所示的实验装置来验证楞次定律，当条所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是过电流计的感应电流方向是 ()A自自aGbB先先aGb，后，后bGaC自自bGaD先先bGa，后，后aGb图图219返回返回解析：解析：磁铁磁感线的方向是从上到下，磁铁穿过的过程中，磁铁磁感线的方向是从上到下，磁铁穿过的过程中，磁通量向下先增加后减少，由楞次定律判断知，磁通量向磁通量向下先增加后减少，由楞次定律判断知，磁通量向下增加时，感应电流的磁场阻碍增加，方向向上，根据安下增加时，感应电流的磁场阻碍增加，方向向上，根据安培定则知感应电流的方向为培定则知感应电流的方向为aGb；磁通量向下减少时，；磁通量向下减少时，感应电流的磁场应该向下，感应电流方向为感应电流的磁场应该向下，感应电流方向为bGa。选。选项项B正确。正确。答案：答案：B返回返回图图21102.(对应要点二对应要点二)如图如图2110所示，光所示，光滑平行金属导轨滑平行金属导轨PP和和QQ都处于同都处于同一水平面内，一水平面内，P和和Q之间连接一电阻之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在用一水平向右的力磁场中，现在用一水平向右的力F拉动垂直于导轨放置拉动垂直于导轨放置的导体棒的导体棒MN，下列关于导体棒，下列关于导体棒MN中感应电流方向和中感应电流方向和它所受安培力方向的说法中正确的是它所受安培力方向的说法中正确的是 ()返回返回感应电流方向为感应电流方向为NM感应电流方向为感应电流方向为MN安培力方向水平向左安培力方向水平向左安培力方向水平向右安培力方向水平向右ABC D返回返回解析：解析：正确应用右手定则和左手定则。由右手定则易正确应用右手定则和左手定则。由右手定则易知，知，MN中感应电流方向为中感应电流方向为NM。再由左手定则可判。再由左手定则可判知，知，MN所受安培力方向垂直于导体棒水平向左。故所受安培力方向垂直于导体棒水平向左。故说法正确。说法正确。答案：答案：A返回返回图图21113(对应要点三对应要点三)如图如图2111所示，竖直所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于做的功与安培力做的功的代数和等于 ()返回返回A棒的机械能增加量棒的机械能增加量B棒的动能增加量棒的动能增加量C棒的重力势能增加量棒的重力势能增加量D电阻电阻R上放出的热量上放出的热量解析：解析：棒受到重力、恒力棒受到重力、恒力F和安培力和安培力F安安的作用，由动能定的作用，由动能定理理WFWGW安安Ek，得，得WFW安安Ekmgh，即力，即力F做的功与安培力做的功代数和等于机械能的增加量，做的功与安培力做的功代数和等于机械能的增加量，A对，对，B、C、D错。错。答案：答案：A返回返回 (1)感应电流的磁场阻碍的是原磁场磁通量的变化，可以感应电流的磁场阻碍的是原磁场磁通量的变化，可以有以下三种理解：有以下三种理解：阻碍磁通量的变化，即阻碍磁通量的变化，即“增反减同增反减同”；阻碍导体与磁铁间的相对运动，即阻碍导体与磁铁间的相对运动，即“来拒去留来拒去留”；就闭合回就闭合回路的面积而言，会导致回路的面积有收缩或扩张的趋势，即路的面积而言，会导致回路的面积有收缩或扩张的趋势，即“增缩减扩增缩减扩”。返回返回 (2)右手定则是楞次定律的特例，只不过在部分导右手定则是楞次定律的特例，只不过在部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流时用右手定则会线在磁场中切割磁感线产生感应电流时用右手定则会更方便。更方便。(3)楞次定律和右手定则所判断的是电源内部的电楞次定律和右手定则所判断的是电源内部的电流方向，是低电势指向高电势。流方向，是低电势指向高电势。返回返回点击下图进入点击下图进入“课下作业综合提升课下作业综合提升”