高中物理課件：第三節(jié)~第四節(jié)《楞次定律——感應電流的方向》（人教版選修3-2）《楞次定律的應用》（人教版選修3-2）

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歡迎進入物理課堂 第三節(jié)楞次定律 感應電流的方向第四節(jié)楞次定律的應用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第三節(jié) 第四節(jié) 課前自主學案 目標概覽 目標概覽 學習目標 1 掌握楞次定律的內容及其和右手定則的關系 2 理解楞次定律與能量守恒定律的關系 3 熟練應用楞次定律及右手定則判定感應電流的方向 重點難點 1 引導學生對演示實驗進行觀察 分析 歸納 總結得出楞次定律 2 理解定律中 阻礙 原磁場磁通量的增加或減小的含義 3 應用楞次定律判斷感應電流的方向 課前自主學案 一 楞次定律1 內容 感應電流具有這樣的方向 即感應電流的磁場總是 引起感應電流的 2 理解 1 從磁通量變化的角度看 感應電流的磁場總是阻礙 的變化 2 從導體和磁體的相對運動的角度 感應電流總要阻礙磁體與導體間的 3 感應電動勢的方向 與感應電流的方向 阻礙 磁通量的變化 磁通量 相對運動 相同 二 應用楞次定律解題的一般步驟1 明確產生感應電流的閉合電路所圍面積上的 的方向 對于磁體的磁場 可以根據(jù)磁體的 來確定 對于電流產生的磁場 則要用 來確定 2 明確穿過閉合電路的 是增加還是減少 根據(jù)已知的磁感線分布和題目所描述的情況來確定 3 根據(jù)楞次定律確定感應電流的 這一步驟才是直接運用了楞次定律 當磁通量增加時 感應電流的磁場與原磁場 當磁通量減少時 感應電流的磁場與原磁場 原磁場 磁感線分布 安培定則 磁通量 磁場方向 反向 同向 4 得出感應電流的磁場方向后 就可以根據(jù) 確定感應電流的方向 應用楞次定律解題的一般步驟 1 明確所研究的閉合電路 判斷原磁場方向 2 判斷閉合電路內原磁場的磁通量變化 3 由楞次定律判斷感應電流的磁場方向 4 由安培定則根據(jù)感應電流的磁場方向 判斷出感應電流的方向 安培定則 三 右手定則伸開右手讓拇指跟其余四指 并且都跟手掌在一個平面內 讓磁感線 從手心進入 拇指指向 的方向 其余四指指的就是 的方向 右手定則是楞次定律的一種特殊情況 這種方法對于閉合電路的一部分導體切割磁感線時感應電流方向的判定非常方便 垂直 垂直 導體運動 感應電流 核心要點突破 一 如何理解楞次定律中的 阻礙 1 阻礙的因果關系 因 是原磁通量的變化 果 是產生 感應電流的磁場 2 阻礙 的幾個層次 3 阻礙 與 阻止 相反 的區(qū)別 1 阻礙不是阻止 最終引起感應電流的磁通量還是發(fā)生了變化 即 阻而未止 2 阻礙不是相反 當由于原磁通量的增加引起感應電流時 感應電流的磁場方向與原磁場方向相反 當由于原磁通量的減少而引起感應電流時 感應電流的磁場方向與原磁場方向相同 3 涉及相對運動時 阻礙的是導體與磁體的相對運動 而不是阻礙導體或磁體的運動 特別提醒 1 楞次定律只給出了原磁場與感應電流磁場的關系 感應電流的方向用安培定則判斷 感應電流的安培力方向用左手定則判斷 2 阻礙 的效果會使回路面積有擴大或縮小的趨勢 使回路有轉動的趨勢 使導體有靠近 遠離的趨勢等 產生的某種趨勢將減弱原磁通量的變化 二 如何理解楞次定律與右手定則的關系1 從研究對象上說 楞次定律研究的是整個閉合電路 判斷的一般是回路中的電流方向 右手定則研究的是閉合電路的一部分 判斷的是這部分導體中的電流方向 2 從適用范圍上說 楞次定律可應用于由磁通量變化引起感應電流的各種情況 當然包括一部分導體做切割磁感線運動的情況 右手定則只適用于一段導線在磁場中做切割磁感線運動的情況 導線不動時不能應用 因此 右手定則可以看做楞次定律的特殊情況 3 有的問題只能用楞次定律不能用右手定則 有的問題則兩者都能用 若是回路中的一部分導體做切割磁感線運動產生感應電流 用右手定則判斷較為簡單 用楞次定律也能進行判斷 但較為麻煩 三 楞次定律與能量守恒1 楞次定律中的 阻礙 作用 正是能的轉化和守恒定律的反映 在克服這種阻礙的過程中 實際上是物體克服安培力做了功 使其他形式的能轉化為電能 當感應電流通過用電器時電能又轉化為其他形式的能 2 從能的轉化和守恒定律的角度 楞次定律可廣義地表述為 感應電流的 效果 總是要反抗 或阻礙 引起感應電流的原因 常見的情況有四種 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙導體的相對運動 來拒去留 3 通過改變線圈面積來 反抗 擴大或縮小 4 阻礙自身電流的變化 自感現(xiàn)象 特別提醒 1 在 阻礙 相對運動的過程中 如果回路不動 減少的機械能直接轉化為電能 如果引起了回路的運動 回路在運動過程中通過安培力做功又把電能轉化為機械能 2 阻礙 的結果是實現(xiàn)了其他形式的能向電能轉化 這和能量守恒定律相吻合 如果沒有 阻礙 將違背能量守恒定律 課堂互動講練 如圖16 3 1甲所示 當條形磁鐵突然向銅環(huán)運動時 銅環(huán)的運動情況是 圖16 3 1A 向右擺動B 向左擺動C 靜止D 不能確定 解析 法一 微元分析法 畫出線圈所在處條形磁鐵的磁場分布示意圖 由楞次定律判斷出環(huán)中感應電流的方向 如圖乙所示 將環(huán)等效為多段微小直線電流元 取上 下段電流元研究 由左手定則判斷出它們的受力如圖乙 由此可知 整個銅環(huán)受的合力向右 且環(huán)有向內收縮趨勢 正確答案為A 法二 效應分析法 磁鐵向右運動 使銅環(huán)中的磁通量增加而產生感應電流 由楞次定律可知 銅環(huán)為了阻礙原磁通量增加 必向磁感線較疏的右方運動 即往躲開磁通量增加的方向運動 故A正確 法三 等效法 磁鐵向右運動 使銅環(huán)產生感應電流后可等效為一條形磁鐵 如圖丙所示 則兩磁鐵有排斥作用 故A正確 法四 阻礙相對運動法 磁鐵向右運動時 由楞次定律的另一種表述可知 銅環(huán)產生的感應電流總是阻礙導體間的相對運動 對磁鐵跟銅環(huán)之間有排斥作用 故A正確 答案 A 點評 楞次定律可以從不同的角度理解和認識 針對因感應電流所產生的機械效果判定這類問題 不一定從感應電流方向的判定入手 可直接從感應電流磁場 阻礙 原磁場磁通量變化去判斷 既簡單又方便 如解法二 三 四 不同的解法是從不同的角度分析的 但分析的結果是一致的 此題也說明 掌握各種情況下 阻礙 的物理含義能快速而正確的解題 變式訓練1圖16 3 2如圖16 3 2所示 ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導線框 當滑動變阻器R的滑片自左向右滑行時 線框ab的運動情況是 A 保持靜止不動B 逆時針轉動C 順時針轉動D 發(fā)生轉動 但電源極性不明 無法確定轉動的方向 解析 選C 根據(jù)圖示電路 線框ab所處位置的磁場是水平方向的 當滑動變阻器的滑片向右滑動時 電路中電阻增大 電流減弱 則穿過閉合導線框ab的磁通量將減少 BSsin 為線圈平面與磁場方向的夾角 根據(jù)楞次定律 感應電流的磁場將阻礙原來磁場的變化 則線框ab只有順時針旋轉使 角有增大的趨勢 而使穿過線圈的磁通量增加 注意此題并不需要明確電源的極性 某地的地磁場磁感應強度的豎直分量方向向下 大小為4 5 10 5T 一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?河寬100m 該河段漲潮和落潮時有海水 視為導體 流過 設落潮時 海水自西向東流 流速為2m s 下列說法正確的是 A 電壓表記錄的電壓為5mVB 電壓表記錄的電壓為9mVC 河南岸的電勢較高D 河北岸的電勢較高 自主解答 海水向東流相當于南北方向的導體向東切割磁感線運動 由右手定則可知 四指指向河北岸 所以北岸電勢高 D正確 電壓表的示數(shù)E B Lv 4 5 10 5 100 2V 9 10 3V 9mV B正確 答案 BD 點評 在應用右手定則時 四指所指方向為導體感應電動勢的方向 即四指指向高電勢端 變式訓練2圖16 3 3一直升機停在南半球的地磁極上空 該處地磁場的方向豎直向上 磁感應強度為B 直升機螺旋槳葉片的長度為l 螺旋槳轉動的頻率為f 順著地磁場的方向看螺旋槳 螺旋槳將按順時針方向轉動 螺旋槳葉片的近軸端為a 遠軸端為b 如圖16 3 3所示 如果忽略a到轉軸中心線的距離 用E表示每個葉片中的感應電動勢 則 A E fl2B 且a點電勢低于b點電勢B E 2 fl2B 且a點電勢低于b點電勢C E fl2B 且a點電勢高于b點電勢D E 2 fl2B 且a點電勢高于b點電勢 如圖16 3 4所示 等腰三角形內分布有垂直于紙面向外的勻強磁場 它的底邊在x軸上且長為2L 高為L 紙面內一邊長為L的正方形導線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域 在t 0時刻恰好位于圖中所示的位置 以順時針方向為導線框中電流的正方向 在圖16 3 5中能夠正確表示電流 位移 I x 關系的是 圖16 3 4圖16 3 5 解析 線圈向x軸正方向運動L位移的過程中 有效切割長度均勻增加 在位移大于L且小于2L的過程中 線圈右邊有效切割長度均勻減小 線圈左邊有效切割長度均勻增加 因此整個線圈有效切割長度減小 且變化率為前一段時間的兩倍 在位移大于2L且小于3L的過程中 與第一段運動中線圈產生的感應電流等大反向 故A項對 答案 A 點評 分析圖象問題 要抓住兩個方面 1 用楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向 從而確定圖象是在上方還是下方 2 利用電磁感應定律和歐姆定律確定感應電動勢 電流的變化規(guī)律 變式訓練3圖16 3 6如圖16 3 6所示 在x 0的區(qū)域內存在勻強磁場 磁場的方向垂直xOy平面向里 具有一定電阻的矩形線框abcd位于xOy平面內 線框的ab邊與y軸重合 令線框從t 0的時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動 則線框中的感應電流I 取逆時針電流方向為正方向 隨時間t的變化規(guī)律I t圖線可能是圖16 3 7的哪一個 圖16 3 7 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全