《2019年高中物理第2章第1节感应电流的方向讲义含解析鲁科版选修3_22019053126.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高中物理第2章第1节感应电流的方向讲义含解析鲁科版选修3_22019053126.doc（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、感应电流的方向1探究感应电流的方向(1)实验探究甲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，如图甲所示，记录感应电流方向如图乙所示。乙(2)实验记录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a向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加b向上顺时针向下c向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍磁通量的减少d向上逆时针向上(3)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场的方向相反；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相同。若将产生感应电流的线圈等效为条形磁铁，可以根据什么来判断感应电流的磁场对原条形磁铁的作用情况？解析：可以根
2、据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”来判断。2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。3右手定则(1)使用方法：伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使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)适用范围：适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。1感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化()2感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场反向()3楞次定律可以判断不闭合回路中感应电动势的方向()解析：1.根据楞次定律可知，1正确。2可能反向也可能同向，2错误。3楞次定律可以判断闭合回路中感应电动
3、势的方向，也可以判断不闭合回路中感应电动势的方向，3正确。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“阻碍”的理解3“阻碍”的表现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“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因。常见的情况有三种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。4应用楞次定律解题的一般步骤典例1如图所示，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
4、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()AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad思路探究(1)明确原磁场方向和穿过回路的磁通量的变化情况。(2)根据楞次定律判断感应电流的方向。解析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dcbad；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正确。答案B总结提能对阻碍的三点理解(1)阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是
5、发生了变化，是“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，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，而不是阻碍导体或磁体的运动。1如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置经过位置到位置，位置和都很靠近。在这个过程中，绕圈中感应电流()A沿abcd流动B沿dcba流动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：选A
6、由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量为零，线圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd；线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向仍为abcd，A正确，B、C、D错误。规律比较内容 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的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例典例2在如图所示电路中，A、B两个线圈绕在
7、同一个闭合铁芯上，线圈B与电流表G组成一闭合电路，线圈A的两端分别与平行的金属导轨P、Q相连，P、Q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ab在平行导轨P、Q上向左做(1)匀速、(2)匀加速、(3)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？思路探究解析导体棒ab向左切割磁感线运动时，将产生由a到b的感应电流，感应电流通过线圈A时，铁芯中有顺时针方向的磁场，这个磁场既穿过线圈A，又穿过线圈B。(1)当ab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B的磁通量不发生变化，线圈B中不会产生电磁感应现象，所以没有感应电流通过电流表。(2)当ab向左做匀
8、加速运动时，速度不断增大，感应电动势和感应电流随着v增大而增大，穿过线圈B的磁通量也增大，线圈B中将产生电磁感应现象，根据楞次定律，线圈B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B中的电流将由d到c通过电流表G。(3)当ab向左做匀减速运动时，通过电流表G的感应电流方向是由c到d。答案(1)没有(2)感应电流由d到c通过电流表G(3)感应电流由c到d通过电流表G2如图所示，当圆环向右运动时acb、adb、elf中有电流的是_，它们的方向分别为_，a、b两点相比较_点电势高。解析：当圆环向右运动时，acb、adb同时向右做切割磁感线运动，这种切割方式等效于在a、b间连两条直
9、导线。由右手定则可知，感应电流的方向是bcaelfb和bdaelfb，相当于acb、adb两个相同电源并联，外电路是线圈elf，即圆环相当于电流由ba的电源，故a点电势高。答案：acb、adb、elfbca、bda、elfa1电磁感应中的能量转化电磁感应现象中，感应电流的能量(电能)不能无中生有，只能从其他形式的能量转化过来。如图所示，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
10、。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。2电磁感应中的能量守恒“阻碍”的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，如果没有“阻碍”，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。典例3如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿过匀强磁场过程中产生的焦耳热为()A2mgLB2mgLmgHC2mgLmgH D2mgLmgH思路探究(1
11、)明确线圈进入磁场时和穿出磁场时速度关系。(2)对线圈整个过程运用能量守恒求解。解析正方形导线框由距磁场H高处自由下落到磁场上边缘时速度为v，进入磁场后，磁通量变化有感应电流产生，受到磁场对电流向上的安培力作用，安培力对线框做负功，使机械能转化为电能，从而产生焦耳热，QE机mg(H2L)m22mgLmgH，C正确。答案C3电阻为R的矩形线圈abcd，边长abL、adh，质量为m，自某一高度自由下落，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h，如图所示。如果线圈恰好以恒定速度通过磁场，问线圈中产生的焦耳热等于多少？(重力加速度为g)解析：本题可用QI2Rt来求解，但较复杂。采用能
12、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，所以Q2mgh答案：2mgh思想方法楞次定律推论的应用 1楞次定律的推论对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为“感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因”，概括如下：(1)当回路的磁通量发生变化时，感应电流的效果就是阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。(2)当出现引起磁通量变化的相对运动时，感应电流的效果就是阻碍(导体间的)相对运动，即“来拒去留”。(3)当回路可以形变时，感应电流可以使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。(4)当回路磁通量变化由自身电流变化引起时，感应电流的效果是阻碍原电流的变
13、化(自感现象)，即“增反减同”。2应用原则当不涉及感应电流方向的判定时，用楞次定律的上述推论解题更快捷简便。典例多选如图所示，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()AP、Q将相互靠拢BP、Q将相互远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g解析根据楞次定律的推论(2)“来拒去留”，当条形磁铁靠近回路时，必受到回路给予的向上的斥力，因而磁铁的加速度小于g；(3)“增缩减扩”，当条形磁铁靠近回路时，穿过回路的磁通量增加，回路中的感应电流受条形磁铁磁场的作用力必然有使回路面积减小的趋势，以阻碍磁通量的增加，故P、Q互相
14、靠拢，A、D正确。答案AD点评利用楞次定律的推论解题优点是简单迅速，但要正确区分涉及的两个磁场(即引起感应电流的原磁场及感应电流的磁场)或两个电流(产生原磁场的原电流及感应电流)，涉及导体间相对运动时用“来拒去留”；涉及磁通量变化及原电流变化时用“增反减同”。变式训练如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a沿()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转 D逆时针减速旋转解析：选B据楞次定律的推论“增反减同”，b环中产生顺时针方向的感应电流，说明a中原电流可能顺时针减少，也可能
15、逆时针增加，但b环有收缩的趋势，说明a环中的电流应与b环中的电流同向，同向电流相互吸引，才能使b环收缩，故a环中的电流只是顺时针减少，因此带正电的a环只能沿顺时针减速旋转，B正确。1如图所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()A向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反B向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向C向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向D环在离开磁场之前，就已经有了感应电流解析：选B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，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的
16、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，B正确，A、C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，D错误。2导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流，在如图所示的图象中，B、v、I方向均正确的是()解析：选D根据右手定则可知，D项符合条件，D正确。3某实验小组用如图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，通过电流计的感应电流方向是()A自aGbB先aGb，后bGaC自bGaD先bGa，后aGb解析：选B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
17、，磁通量向下增加时，感应电流的磁场阻碍增加，方向向上，根据安培定则知感应电流的方向为aGb；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bGa，B正确。4如图所示，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，现在用一水平向右的力F拉动垂直于导轨放置的导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法中正确的是()感应电流方向为NM 感应电流方向为MN安培力方向水平向左 安培力方向水平向右ABCD解析：选A正确应用右手定则和左手定则。由右手定则易知，MN中感应电流方向为NM；再由左手定则可判知，MN所受安培
18、力方向垂直于导体棒水平向左；故、说法正确，A正确。5如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺的导线补接完整(要求滑动变阻器滑片向右移时，电阻减小)。(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：将原线圈迅速插入绕圈时，灵敏电流计指针将_；原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针_。(3)多选在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将()A因电路不闭合，无电磁感应现象B有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C不能用楞次定律判断感应电动势方向D可以用楞次定律判断感应电动势方向解析：(1)如图所示。(2)依据楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则向右偏转一下；向左偏转一下。(3)穿过电路中的磁通量发生变化，即产生电磁感应现象；因电路不闭合，无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势的方向，要产生感应电流，电路必须闭合，B、D正确。答案：(1)见解析图(2)向右偏转一下向左偏转一下(3)BD12