高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应3 楞次定律学案

自主体验

1．感应电流的磁场方向既然跟感应电流的方向有联系，又跟_______________________有联系．

2．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的________总要________引起感应电流的__________的变化．

3．右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面上；让________从掌心进入，并使拇指指向__________的方向，这时四指的方向就是__________的方向．

知识探究

要点一.应用楞次定律判断感应电流方向的四个步骤。

（1）明确原磁场的方向；

（2）明确穿过闭合回路的磁通量是在增加还是在减少；

（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；

（4）利用安培定则，判断感应电流的方向。

要点二.楞次定律的广义表述：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。一般适用于不需要判断出感应电流的方向，只是分析产生的效果，比如判断受力、判断运动方向、判断面积变化等。具体有下面常见的几种情况：

(1)闭合线圈的面积不变，感应电流是因磁场变化引起的则感应电流的磁场阻碍原磁场的变化——克强助弱；

(2)磁场不变，感应电流是因回路面积变化而产生的则感应电流的磁场阻碍其面积的变化。

(3)感应电流是因为导体与磁场的相对运动产生的则感应电流的磁场阻碍它们的相对运动——“去则吸引、来则排斥”。

(4)感应电流是因自身的电流变化而产生的则感应电流的磁场阻碍电流的变化。（这一点将在自感现象中遇到）

(5)感应电流是因为闭合电路中的一部分导体切割磁感线产生的，则用右手定则判断感应电流的方向。右手定则是楞次定律的特例，根据楞次定律切割磁感线产生的安培力一定阻碍切割磁感线的运动。

我们应用楞次定律时可以在上述五种方法中选择自己觉得比较简单的一种。

要点三.要正确理解楞次定律中的“阻碍”两字的意思：

（1）阻碍不是阻止。磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍原磁场的减弱，但原

                                   .4-3-1.

磁场毕竟还在减弱。在直导线切割磁感线产生感应电流时，感应电流的出现一定阻碍切割磁感线的运动，但不是阻止这种运动，因为这种运动还在进行。

（2）阻碍不一定是反抗，阻碍还可能有补偿的意义。当磁通量减少时感应电流的磁场就补尝原磁场的磁通量的减少。这里关键是要知道阻碍的对象是磁场的变化，阻碍的对象不是磁场。

（3）阻碍是能量守恒的必然结果，在电磁感应现象中克服感应电流的阻碍作用做多少功就有多少其它形式的能转化为感应电流的电能。

典例剖析 

例1．如图1所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)(　　)

A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引

B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥

C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引

D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

变式训练1.如图2所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)

A．通过电阻的感应电流的方向由a到 b，线圈与磁铁相互排斥

B．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

C．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

  图1             图2                   图3                     图4

例2.如图3所示，试判定当开关S闭合和断开的瞬间，线圈ABCD中的电流方向．

例3.如图4所示，矩形线框与长直导线在同一平面内，当矩形线框从直导线的左侧运动到右侧的过程中线框内感应电流的方向为(　　)

A．先顺时针，后逆时针                  B．先逆时针，后顺时针

C．先顺时针，后逆时针，再顺时针        D．先逆时针，后顺时针，再逆时针

变式训练2．如图5所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时，线框ab的运动情况是(　　)

A．保持静止不动              B．逆时针转动

C．顺时针转动

D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向

例4.如图6所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水              图5

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

C．安培力水平向左          D．安培力水平向右

                             .4-3-2.                               图6

变式训练3.(2011年浙江杭州)如图7所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在  MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈．若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所场的磁感应强度的变化情况可能是(　　)

课堂练习

1．下列说法正确的是(　　)                                            图7

A．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反

B．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

C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向

D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向

2．如图8所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直位置)，线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是(　　)

A．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是顺时针方向

B．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是逆时针方向                                         图8

C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向 

D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向

3．如图9所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，

流过R的电流方向是(　　)

A. 由A→B            B. 由B→A

C．无感应电流           D．无法确定

课后练习                                                图9

1.如右图所示为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动(O是线圈中心)，则(　　)

A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小

B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大

C．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大

D．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小

2．如右图所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是(　　)

A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动

B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动 

C．磁铁在线圈平面内顺时针转动 

D．磁铁在线圈平面内逆时针转动

4．如右图所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则(　　)

A．线框中有感应电流，且按顺时针方向

B．线框中有感应电流，且按逆时针方向

C．线框中有感应电流，但方向难以判断

D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流

                              .4-3-3.

3. 如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(    )

5．某磁场磁感线如图10所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是(　　)

A．始终顺时针       B．始终逆时针     C．先顺时针再逆时针   D．先逆时针再顺时针

      图10                 图11                  图12               图13

6．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图11所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　　) 

A．从a到b，上极板带正电          B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电          D．从b到a，下极板带正电

7．如图12所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)

A．向右摆动       B．向左摆动        C．静止       D．无法判定

8．如图13所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是(　　)

A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同

B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同

C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速

D．线圈静止不动

9．如右图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)

A．P、Q将相互靠拢

B．P、Q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为g

D．磁铁的加速度小于g