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1、第第1节感应电流的方向节感应电流的方向枣阳二中枣阳二中 王玉梅王玉梅课标课标定位定位学习目标：学习目标：1.通过探究实验得出楞次定律，体会实通过探究实验得出楞次定律，体会实验乐趣，提高分析问题的能力验乐趣，提高分析问题的能力2理解楞次定律，体会认识规律的过程，提高想象理解楞次定律，体会认识规律的过程，提高想象力和推理探究能力力和推理探究能力3掌握右手定则，并会用右手定则和楞次定律判定掌握右手定则，并会用右手定则和楞次定律判定感应电流的方向感应电流的方向重点难点：重点难点：1.理解楞次定律、右手定则理解楞次定律、右手定则2利用楞次定律判断感应电流的方向利用楞次定律判断感应电流的方向 核心要点突破
2、核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第1 1节节课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、探究感应电流的方向一、探究感应电流的方向1实验装置实验装置图图2112探究感应电流方向的实验记录探究感应电流方向的实验记录甲甲丙丙乙乙丁丁条形磁铁运动情况条形磁铁运动情况N极向下极向下插入线圈插入线圈N极向下极向下拔出线圈拔出线圈S极向下极向下插入线圈插入线圈S极向下拔极向下拔出线圈出线圈原磁场方向原磁场方向向下向下_向上向上向上向上穿过线圈的磁通量变穿过线圈的磁通量变化情况化情况增加增加减少减少_减少减少电流表指针偏转方向电流表指针偏转方向左偏左偏右偏右偏右偏右偏左偏
3、左偏感应电流在线圈中的感应电流在线圈中的流向流向自下而上自下而上_自上而下自上而下自下而上自下而上感应电流的磁场方向感应电流的磁场方向向上向上_向下向下_原磁场与感应电流的原磁场与感应电流的磁场方向关系磁场方向关系相反相反_相同相同磁体间的作用情况磁体间的作用情况_吸引吸引排斥排斥_向下向下增加增加自上而下自上而下向下向下向上向上相同相同相反相反排斥排斥吸引吸引3.实验中应注意的问题实验中应注意的问题(1)实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系表指针偏转方向之间的关系(2)感应电流的磁场方向应根据感应电流的磁场方向应根据_定则和感应
4、定则和感应电流方向判定电流方向判定(3)磁体间的相互作用，可以将产生感应电流的磁体间的相互作用，可以将产生感应电流的线圈等效为条形磁铁，则要据同名磁极相互线圈等效为条形磁铁，则要据同名磁极相互_异名磁极相互异名磁极相互_判断判断安培安培排斥排斥吸引吸引4实验结论实验结论一是当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流一是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的磁场与原磁场的方向_；当穿过线圈的；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向方向_，这种情况可由图，这种情况可由图212表示表示 二是磁铁靠近线圈时，两者二是磁铁靠近线圈时，两者_
5、，当磁铁，当磁铁远离线圈时，两者远离线圈时，两者_相反相反相同相同相反相反相同相同图图212思考感悟思考感悟1感应电流的磁场总是与原磁场方向相同吗感应电流的磁场总是与原磁场方向相同吗？提示：提示：不是，由上面的实验分析可知，当磁不是，由上面的实验分析可知，当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同向相同二、楞次定律二、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感应电流具有这样的方向，即感应电
6、流的磁场总要_引起感应电流的磁通量的变化引起感应电流的磁通量的变化阻碍阻碍三、右手定则三、右手定则1判定方法判定方法伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，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使拇指与并拢的四指_；让磁感线垂直穿入；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向手心，使拇指指向_，其余四指，其余四指所指的方向就是所指的方向就是_的方向的方向2适用范围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流的情况垂直垂直导线运动的方向导线运动的方向感应电流感应电流思考感悟思考感悟2应用右手定则判断感应电流方向时，四指应用右
7、手定则判断感应电流方向时，四指所指的方向是高电势端还是低电势端？所指的方向是高电势端还是低电势端？提示：提示：高电势端，因四指所指为电源内部电流，高电势端，因四指所指为电源内部电流，故为高电势端故为高电势端核心要点突破核心要点突破一、楞次定律的理解及应用一、楞次定律的理解及应用1因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中因果关系：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，结果反过来影应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因响原因2“阻碍阻碍”的理解的理解3应用楞次定律判断感应电流方向的思路应用楞次定
8、律判断感应电流方向的思路(1)明确研究对象是哪一个闭合电路明确研究对象是哪一个闭合电路(2)明确原磁场的方向明确原磁场的方向(3)判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少还是减少(4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向由楞次定律判断感应电流的磁场方向(5)由安培定则判断感应电流的方向由安培定则判断感应电流的方向4“阻碍阻碍”的表现形式的表现形式楞次定律中的楞次定律中的“阻碍阻碍”的作用，正是能的转化和的作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服守恒定律的反映，在克服“阻碍阻碍”的过程中，其的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：他形式的能转化为
9、电能，常见的情况有以下四种：(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”(扩大或缩小扩大或缩小)；(4)阻碍自身电流的变化阻碍自身电流的变化(自感现象在下一节学习自感现象在下一节学习)即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1根据楞次定律知：感应电流的磁场一定是根据楞次定律知：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方向相反与引起感应电流的磁场方向相反C阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变
10、化阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化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解析：解析：选选C.由楞次定律知，感应电流的磁场总是由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，两磁场方向阻碍引起感应电流的磁通量的变化，两磁场方向关系满足关系满足“增反减同增反减同”，故选项，故选项C正确正确二、楞次定律与右手定则的比较二、楞次定律与右手定则的比较1从研究对象来说：楞次定律研究的是闭合回路，从研究对象来说：楞次定律研究的是闭合回路，右手定则研究的是闭合回路的一部分，即切割磁右手定则研究的是闭合回路的一部分，即切割磁感线的那一段导体感线的那一段导体2从应用范围来说
11、：楞次定律一般应用于由磁通从应用范围来说：楞次定律一般应用于由磁通量变化产生的电磁感应现象量变化产生的电磁感应现象(包括导体切割磁感线包括导体切割磁感线的情况的情况)，而右手定则只适用于导体切割磁感线产，而右手定则只适用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象生的电磁感应现象3从产生的电动势来说：由楞次定律得出的是，从产生的电动势来说：由楞次定律得出的是，闭合回路相当于电源；由右手定则得出的是，部闭合回路相当于电源；由右手定则得出的是，部分导体相当于电源分导体相当于电源特别提醒：特别提醒：(1)在电磁感应中，无论电路是否闭在电磁感应中，无论电路是否闭合，都可以假定电路是闭合的，则电路不闭合合，都可以
12、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向就是感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应电流的方向(2)部分导体切割磁感线产生的感应电动势，是部分导体切割磁感线产生的感应电动势，是从低电势指向高电势的从低电势指向高电势的即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心若一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心若仅考虑地磁场的影响则当航天飞机位于赤道上仅考虑地磁场的影响则当航天飞机位于赤道上空空()A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势由东向
13、西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定有感应电动势时，金属杆中一定有感应电动势解解析析：选选A.地地球球赤赤道道上上空空的的地地磁磁场场分分布布如如图图所所示示(俯俯视视图图)飞飞机机下下的的细细金金属属
14、杆杆只只能能看看到到一一个个剖剖面面，当当飞飞机机由由东东向向西西飞飞行行时时，由由右右手手定定则则可可知知，感感应应电电动动势势的的方方向向由由上上向向下下，故故A正正确确，B错错误误；当当飞飞行行方方向向由由南南向向北北(或或由由北北向向南南)时时，金金属属杆杆不不切切割割磁磁感感线线，故故不不产产生生感感应应电电动动势势，故故C、D错错误，故选误，故选A.三、楞次定律与能量守恒三、楞次定律与能量守恒1电磁感应中的能量转化电磁感应中的能量转化图图213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)不能无中不能无中生有，只能从其他形式的能量转化过来，外力克服生有，只
15、能从其他形式的能量转化过来，外力克服磁场力做功，正是这个转化的量度，如图磁场力做功，正是这个转化的量度，如图213所示，当条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生图示方所示，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，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
16、形磁铁的离开这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里外力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程的过程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的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，如果没有转化，如果没有“阻碍阻碍”，将违背能量守恒定律，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守恒定律也要求感应电流的方向服从楞次定律即
17、时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.如图如图214所示，用一根长为所示，用一根长为L质量不计的质量不计的细杆与一个上弧长为细杆与一个上弧长为l0、下弧长为、下弧长为d0的金属线的金属线框的中点连接并悬挂于框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在点，悬点正下方存在一个上弧长为一个上弧长为2l0、下弧长为、下弧长为2d0的方向垂直纸的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且面向里的匀强磁场，且d0L.先将线框拉开到先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦力下列说法正确的是空气阻力和摩擦力下列说法正确的是()图图214A
18、金属线框进入磁场时感应电流的方向为金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcdaB金属线框离开磁场时感应电流的方向为金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcbaC金属线框金属线框dc边进入磁场与边进入磁场与ab边离开磁场的边离开磁场的速度大小总是相等速度大小总是相等D向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左过程中，所受安培力方向向左解解析析：选选D.当当线线框框进进入入磁磁场场时时，dc边边切切割割磁磁感感线线，由由楞楞次次定定律律可可判判断断，感感应应电电流
19、流的的方方向向为为：adcba；当当线线框框离离开开磁磁场场时时，同同理理可可判判其其感感应应电电流流的的方方向向为为：abcda，故故A、B选选项项错错；线线框框dc边边(或或ab边边)进进入入磁磁场场或或离离开开磁磁场场时时，都都要要切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电流流，机机械械能能转转化化为为电电能能，故故dc边边进进入入磁磁场场与与ab边边离离开开磁磁场场的的速速度度大大小小不不相相等等，C错错；由由“来来拒拒去去留留”知，知，D对对课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一 某实验小组用如图某实验小组用如图215所示的实验装置来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
20、的线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圈时，通过电流计的感应电流方向是()AaGbB先先aGb，后，后bGaCbGaD先先bGa，后，后aGb例例例例1 1楞次定律的应用楞次定律的应用图图215【精讲精析精讲精析】确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下过程中，磁场方向向下明确回路中磁通量变化情况：向下的磁通量明确回路中磁通量变化情况：向下的磁通量增加增加由楞次定律的由楞次定律的“增反减同增反减同”可知：线圈中感可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上应电流产生的磁场方向向上应用安培定则可以判断感应电
21、流的方向为逆应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针时针(俯视俯视)，即：从，即：从bGa.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈过程中，向同理可以判断：条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流产生顺时针的感应电流(俯视俯视)，电流从，电流从aGb.【答案答案】D【规律总结规律总结】应用楞次定律判断感应电流的应用楞次定律判断感应电流的方向，一般步骤也可概括为下列四句话：方向，一般步骤也可概括为下列四句话：“明明确增减和方向，确增减和方向，增反减同增反减同切莫忘，安培定切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向则来判断，
22、四指环绕是流向”如图如图216所示，水平放置的平行光滑导轨，所示，水平放置的平行光滑导轨，导轨间距离为导轨间距离为L1 m，左端接有定值电阻，左端接有定值电阻R2.金属棒金属棒PQ与导轨良好接触，与导轨良好接触，PQ的电阻为的电阻为r0.5，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度为，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B1 T，方向竖直向下的匀强磁场中，现使，方向竖直向下的匀强磁场中，现使PQ在水平向在水平向右的恒力右的恒力F2 N作用下运动求：作用下运动求：类型二类型二右手定则的应用右手定则的应用例例例例2 2图图216(1)棒棒PQ中感应电流的方向；中感应电流的方向；(2)棒棒PQ中哪端电
23、势高；中哪端电势高；(3)棒棒PQ所受安培力方向；所受安培力方向；(4)棒棒PQ的最大速度的最大速度【精讲精析精讲精析】棒棒PQ在恒力在恒力F作用下运动，产作用下运动，产生感应电流，因而受安培力作用，随着速度的生感应电流，因而受安培力作用，随着速度的增大，安培力也增大，当安培力大小与恒力增大，安培力也增大，当安培力大小与恒力F相相等时，棒等时，棒PQ将做匀速运动，速度达到最大将做匀速运动，速度达到最大(1)由右手定则知感应电流方向为由右手定则知感应电流方向为QP.(2)棒棒PQ运动产生感应电动势，相当于电源，因运动产生感应电动势，相当于电源，因电源内部电流由低电势流向高电势，所以电源内部电流由
24、低电势流向高电势，所以P端电端电势高于势高于Q端电势端电势【答案答案】(1)QP(2)P端端(3)向左向左(4)5 m/s【规律总结规律总结】(1)根据不同的条件，合理选择适根据不同的条件，合理选择适当的方法来判断感应电流的方向用右手定则判当的方法来判断感应电流的方向用右手定则判断时，把切割磁感线的导体作为电源，在电源内断时，把切割磁感线的导体作为电源，在电源内部，电流从低电势部，电流从低电势(负极负极)流向高电势流向高电势(正极正极)(2)导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定感应电流生变化引起感应电流的特例，所以判
25、定感应电流方向的右手定则也是楞次定律的特例用右手定方向的右手定则也是楞次定律的特例用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律来判定只是则能判定的，一定也能用楞次定律来判定只是不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单类型三类型三电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 如图如图217所示，由均匀电阻丝做成的正所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框方形线框abcd边长为边长为L，总电阻为，总电阻为R，现将线框，现将线框以与以与ab边垂直且以水平向右的速度边垂直且以水平向右的速度v匀速穿过一匀速穿过一宽度为宽度为2L、磁感应强度为、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整
26、的匀强磁场区域，整个过程中个过程中ab、cd两边始终保持与磁场边界平行两边始终保持与磁场边界平行从从cd边刚与磁场左边界重合时开始计时，若边刚与磁场左边界重合时开始计时，若规定电流沿规定电流沿abcda流动的方向为正方向，试画出流动的方向为正方向，试画出线框中感应电流随时间变化的图象线框中感应电流随时间变化的图象例例例例3 3图图217【思路点拨思路点拨】解答本题时应把握以下两点：解答本题时应把握以下两点：(1)先判断感应电流的方向先判断感应电流的方向(2)计算出每个时间段感应电流的大小计算出每个时间段感应电流的大小【答案答案】见自主解答见自主解答图图218变变式式训训练练(2011年年高高考
27、考海海南南卷卷)如如图图219，EOF和和EOF为为空空间间一一匀匀强强磁磁场场的的边边界界，其其中中EOEO，FOFO，且且EOOF；OO为为EOF的的角角平平分分线线，OO间间的的距距离离为为l；磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里一一边边长长为为l的的正正方方形形导导线线框框沿沿OO方方向向匀匀速速通通过过磁磁场场，t0时时刻刻恰恰好好位位于于图图示示位位置置规规定定导导线线框框中中感感应应电电流流沿沿逆逆时时针针方方向向时时为为正正，则则感感应应电电流流i与与时时间间t的的关关系图线可能正确的是系图线可能正确的是()图图219图图2110解解析析：选选B.当当线线框框左左边边进
28、进入入磁磁场场时时，线线框框上上的的电电流流方方向向为为逆逆时时针针，直直至至线线框框右右边边完完全全进进入入磁磁场场；当当右右边边一一半半进进入入磁磁场场，左左边边一一半半开开始始出出磁磁场场，此此后后线线圈圈中中的的电电流流方方向向为为顺顺时时针针当当线线框框左左边边进进入入磁磁场场时时，切切割割磁磁感感线线的的有有效效长长度度均均匀匀增增加加，故故感感应应电电动动势势、感感应应电电流流均均匀匀增增加加，当当左左边边完完全全进进入入磁磁场场，右右边边还还没没有有进进入入时时，感感应应电电动动势势、感感应应电电流流达达最最大大，且且直直到到右右边边将将要要进进入入磁磁场场这这一一段段时时间间内内均均不不变变，当当右右边边进进入入磁磁场场时时，左左边边开开始始出出磁磁场场，这这时时切切割割磁磁感感线线的的有有效效长长度度均均匀匀减减小小，感感应应电电动动势势、感感应应电电流流均均减减小小，且且左左、右右两两边边在在磁磁场场中中长长度度相相等等时时为为零零，之之后后再再反反向向均均匀匀增增加加至至左左边边完完全全出出来来，到到右右边边到到达达左左边边界界时时电电流流最最大大且且不不变变，直直到再次减小故到再次减小故B正确正确本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束