§4楞次定律和右手定则
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第四节楞次定律(1)【知能准备】1、楞次定律内容:感应电流具有这样的方向:感应电流的磁场总是要引起感应电流的磁通量的。
2、右手定则:让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向方向,四指的指向就是导体内部所产生的的方向.【同步导学】1、疑难分析:(1)掌握和应用楞次定律的关键是理解定律中的“阻碍”二字的意义,这里可以从不同的层次加以分析。
具体地说有四层意思需要搞清楚:①谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍原磁场的磁通量.②阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身.③如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.④结果如何?阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化快慢.结果是增加的还是增加;减少的继续减少.(2)从阻碍相对运动的角度来看,感应电流“阻碍相对运动”。
这个结论可以用能量守恒来理解:既然有感应电流产生,就有其他能向电能转化。
由于是由相对运动引起的,那就是机械能减少,转化为电能。
2方法点拨:1)右手定则仅适用于导体切割磁感线产生感应电动势(电流)的情况,对于这种情况用右手定则判断方向较为方便.2)楞次定律也可以理解为:A.阻碍相对运动,即“来拒去留”.B.使线圈面积有扩大或缩小的趋势.C.阻碍原电流的变化(自感现象).利用上述规律分析问题可以独辟蹊径,达到快速准确的效果.3、典型例题:【例题1】如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图( ).【解析】解决此类题型依据产生感应电流的条件:磁通量发生改变,而四幅图中只有D符合。
所以选D。
【同类变式4-1】如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,在下列情况中线圈产生感应电流的是( ). (A )导线中电流强度变大 (B )线框向右平动(C )线框向下平动 (D )线框以ab 边为轴转动【例题2】如图所示,导体棒ab判断ab 中感应电流方向,并指出a 、b 两点中,哪一点电势高?【解析】∵导体棒ab 沿轨道向右匀速滑动,∴由右手定则有ab 中的电流方向为由b 到a又∵导体棒ab 相当于电源部分,电源中电流上负极流向正极, ∴a 点电势高。
电磁感应现象、楞次定律一、电磁感应现象的判断1.常见的产生感应电流的三种情况2.判断电路中能否产生感应电流的一般流程二、楞次定律和右手定则1.楞次定律及应用2.右手定则的理解和应用(1)右手定则适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
(2)右手定则是楞次定律的一种特殊形式,用右手定则能解决的问题,用楞次定律均可代替解决。
(3)右手定则应用“三注意”:①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
内容 例 证 阻碍原磁通量变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”三、针对练习1、如图所示,无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD 在同一平面内,线圈的AB 边与直导线平行。
现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB 边与直导线平行,在AB 边靠近直导线的过程中,下列说法正确的是( )A .线圈内产生的感应电流方向是ADCBAB .直导线对AB 边和CD 边的安培力等大反向C .直导线对AD 边和BC 边的安培力等大反向D .在线圈ABCD 内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向外2、(多选)近几年,许多品牌手机推出无线充电功能,最方便的应用场景之一,是在家用汽车上实现手机无线充电。
如图所示为手机无线充电的工作原理示意图,其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈,若在充电基座内的输电线圈中通入方向由b经线圈到a,且正在变大的电流,在手机受电线圈中接一个电阻,则()A.受电线圈中,通过电阻的电流方向由c到dB.受电线圈中,通过电阻的电流方向由d到cC.受电线圈与送电线圈相互吸引D.受电线圈与送电线圈相互排斥3、(多选)如图甲所示,导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动,导轨电阻不计,磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示,大小随时间变化的情况如图乙所示,在0~t1时间内()A.若ab不动,则ab、cd中均无感应电流B.若ab不动,则ab中有恒定的感应电流,但cd中无感应电流C.若ab向右匀速运动,则ab中一定有从b到a的感应电流,cd向左运动D.若ab向左匀速运动,则ab中一定有从a到b的感应电流,cd向右运动4、(多选)荡秋千是一项同学们喜欢的体育活动。
§4楞次定律和右手定则本周主要有两个知识点,一个是楞次定律,另外一个是右手定则,这里要求我们熟练的应用所学的知识,来解决电学和磁场里面碰到的相关问题。
请同学们认真的看我们的重难点知识讲解和例题,仔细处理后面的练习,会有比较好的效果。
二、重难点知识讲解一、感应电流的产生条件1、电磁感应:利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流2、产生条件:不管是闭合回路的一部分导体做切割磁感线的运动,还是闭合回路中的磁场发生变化,穿过闭合回路的磁感线的条数都发生了变化,回路中的磁通量发生了变化,回路中就有感应电流产生。
磁通量增加,感应电流的磁场方向与原磁场相反磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场相同二、判断感应电流方向的原则1、楞次定律俄国物理学家楞次在总结了大量电磁感应实验结果的基础上,发现并提出了关于感应电流方向的规律:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
这就是楞次定律(Lenz law)。
楞次定律还可以这样理解:当磁铁的N极移近导体线圈的上端时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是N极,因为同名磁极相互排斥,所以阻碍磁铁相对线圈向下的运动;而当磁铁的N极离开导体线圈时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端是S极,因为异名磁极相互吸引,所以阻碍磁铁相对线圈向上的运动。
也就是说,感应电流的磁场总是要阻碍磁体和闭合导体间的相对运动。
另外,从能量转化和守恒的角度来看,把磁体移近线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的排斥力做功,使外界其他形式的能量转化为电能;磁体离开线圈时,外力则要克服磁体和线圈之间的吸引力做功,也使外界其他形式的能量转化为电能。
在这两种情况下,总能量是守恒的。
如图(a)所示,矩形线框abcd的平面跟磁场垂直,设整个线框的等效电阻为R。
当线框的ab边在da、cb两条平行边上向右滑动时,ab边中感应电流的方向怎样?如果把ab边看成一个电源,a、b两端哪一端相当于电源的正极?解:已知原磁场的方向垂直于纸面向内[图(a)];当ab边向右滑动时,穿过闭合电路abcd的磁通量增加[图(b)];根据楞次定律可知,线框abcd中产生的感应电流的磁场要阻碍该闭合电路中磁通量的增加,因此在矩形线框内感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反,即垂直于纸面向外[图2-10(c)];运用安培定则可以判定,感应电流沿b→a→d→c方向流动时,才能激发出方向垂直于纸面向外的磁场,所以ab边中感应电流的方向应该是从b流向a。
怎么用楞次定律判断电流方向
左力右电
楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律是判断感应电流方向的一般法则。
扩展资料
右手定则:伸开右手,使拇指与四指在同一平面内且跟四指垂直,让磁感线垂直穿入手心,使拇指指向导体运动方向,四指方向为感应电流方向。
右手定则只适于判断闭合电路中部分导体做切割磁感线运动。
右手定则判断感应电流的方向与楞次定律是一致的,但比楞次定律简单。
左手定则(安培定则):已知电流方向和磁感线方向,判断通电导体在磁场中受力方向。
伸开左手,让磁感线穿入手心(手心对准N极,手背对准S极),四指指向电流方向,那么大拇指的方向就是导体受力方向。
至于怎么用,“左动右发”,就是,左手“电动机”,右手“发电机”。
左手定则说的是磁场对电流作用力,或是磁场对运动电荷的作用力。
这是关键。
右手定则所应用的现象,就是导线在磁场里面,切割磁感线运动的`时候,产生的感应电流的运动方向。
例如磁场方向,切割磁感线运动,电动势电动方向这些都是与感应电流有关的。
用右手定则。
第二节楞次定律右手定则[知识要点](一)楞次定律楞次定律是确定感应电流方向的普遍适用的规律,它的内容是:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(二)右手定则闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中产生的感应电流的方向,导体运动的方向,磁场的方向,这三者方向之间的关系,可简单地用右手定则来表示。
它的内容可概括为二十个字:右手放磁场,磁线穿掌心,拇指指运动,四指向电流。
它和楞次定律是等效的。
[疑难分析]1.应用楞次定律确定感应电流方向的步骤如下:(1)首先明确引起感应电流的磁场在被感应的回路内是什么方向;(2)再明确穿过这个回路的磁通量是增大还是减小;(3)然后用楞次定律确定感应电流的磁场方向;(4)最后用右手螺旋定则,根据感应电流的磁场方向来确定感应电流的方向。
以上步骤又可以想象如下:当穿过线圈的磁通量增加时,用右手螺旋定则的大拇指指向原磁场的反方向,则四指所指的方向就是线圈中感应电流的方向。
反之,当穿过线圈的磁通量减少时,以大拇指指向原磁场的方向,则四指所指的方向是线圈中感应电流的方向。
2.右手定则的应用,在B,v,I的方向都垂直时,有的同学会用,但当B,v,I的三者有两个量不垂直时,则往往感到困难,出现右手不知所措的情况。
这时我们往往把B或v进行分解:使其中的一个分量与其他两个量垂直再用右手定则,而不需考虑一个平行分量。
例如闭合电路的一部分导体ab在匀强磁场中作切割磁感运动,有如图10-15(a),(b),(c)三种情况,我们把它们分别处理画成图10-15(d),(e),(f)(或(g))的样子就可以用右手定则了,判的感应电流方向。
断的结果是ab导线中有a b3.关于左手定则和右手定则的应用。
什么情况下用左手定则,什么情况下用右手定则,不少同学有时会感到困难。
有人认为:“凡是通电的问题一律用左手定则,凡是感应电流的问题一律用右手定则。
”也有人说:“凡是已知电流方向求导线受力方向,即已知I求F的一律用左手定则,已知导线运动方向求电流方向,即已知v求I的一律用右手定则。
感应电流方向的判断楞次定律一、基础知识(一)感应电流方向的判断1、楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.2、右手定则(1)内容: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内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流.3、利用电磁感应的效果进行判断的方法:方法1:阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.方法2:阻碍相对运动——“来拒去留”.方法3:使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”方法4:阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.(二)利用楞次定律判断感应电流的方向1、楞次定律中“阻碍”的含义2、楞次定律的使用步骤(三)“一定律三定则”的应用技巧1、应用现象及规律比较2无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断.“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.二、练习1、下列各图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是 ( )2、如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看) ( )A .沿顺时针方向B .先沿顺时针方向后沿逆时针方向C .沿逆时针方向D .先沿逆时针方向后沿顺时针方向3、如图所示,当磁场的磁感应强度B 增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为( )A .内环顺时针,外环逆时针B .内环逆时针,外环顺时针C .内、外环均为顺时针D .内、外环均为逆时针4、如图所示,在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心,以ab为半径,在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时()A.a端聚积电子B.b端聚积电子C.金属棒内电场强度等于零D.U a>U b5、金属环水平固定放置,现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环()A.始终相互吸引B.始终相互排斥C.先相互吸引,后相互排斥D.先相互排斥,后相互吸引6、如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将()A.静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向答案 C解析当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动.7、如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是()A.三者同时落地B.甲、乙同时落地,丙后落地C.甲、丙同时落地,乙后落地D.乙、丙同时落地,甲后落地答案 D解析甲是闭合铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙不是闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动,所需时间相同,故D正确.8、如图,铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断中正确的是()A.金属环在下落过程中机械能守恒B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C.金属环的机械能先减小后增大D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力答案 B解析金属环在下落过程中,磁通量发生变化,闭合金属环中产生感应电流,金属环受到磁场力的作用,机械能不守恒,A错误.由能量守恒知,金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和,B正确.金属环下落的过程中,机械能转变为电能,机械能减少,C错误.当金属环下落到磁铁中央位置时,金属环中的磁通量不变,其中无感应电流,和磁铁间无作用力,磁铁所受重力等于桌面对它的支持力,由牛顿第三定律,磁铁对桌面的压力等于桌面对磁铁的支持力,等于磁铁的重力,D错误.9、如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动()A.a、b将相互远离B.a、b将相互靠近C.a、b将不动D.无法判断答案 A解析根据Φ=BS,条形磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离.10、如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力F N和摩擦力F f的情况,以下判断正确的是() A.F N先大于mg,后小于mgB.F N一直大于mgC.F f先向左,后向右D.F f一直向左答案AD解析条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈中磁通量先增大后减小,由楞次定律中“来拒去留”关系可知A、D正确,B、C错误.11、如图所示,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上.M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑动触头,开关S处于闭合状态,N与电阻R相连.下列说法正确的是( ) A.当P向右移动时,通过R的电流为b到aB.当P向右移动时,通过R的电流为a到bC.断开S的瞬间,通过R的电流为b到aD.断开S的瞬间,通过R的电流为a到b答案AD解析本题考查楞次定律.根据右手螺旋定则可知M线圈内磁场方向向左,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,电阻减小,M线圈中电流增大,磁场增大,穿过N线圈内的磁通量增大,根据楞次定律可知N线圈中产生的感应电流通过R的方向为b到a,A 正确,B错误;断开S的瞬间,M线圈中的电流突然减小,穿过N线圈中的磁通量减小,根据楞次定律可知N线圈中产生的感应电流方向为a到b,C错误,D正确.12、如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是()A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力F N将增大答案 C解析P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,a环面积应增大,A、B错;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律知a 环中感应电流应为俯视顺时针方向,C对;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律,a 环有阻碍磁通量减小的趋势,可知a环对水平桌面的压力F N减小,D错.13、两根相互平行的金属导轨水平放置于图10所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下说法中正确的是() A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→CB.导体棒CD内有电流通过,方向是C→DC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左答案BD解析利用楞次定律.两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.以此为基础,再根据左手定则进一步判定CD、AB的受力方向,经过比较可得正确答案.14、如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c 中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动答案BC解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对;同理可判定C对,D错.15、如图所示装置中,cd杆原来静止.当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动()A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动答案BD解析ab匀速运动时,ab中感应电流恒定,L1中磁通量不变,穿过L2的磁通量不变,L2中无感应电流产生,cd杆保持静止,A不正确;ab向右加速运动时,L2中的磁通量向下增大,由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上,故通过cd的电流方向向下,cd向右移动,B正确;同理可得C不正确,D正确.16、如图甲所示,等离子气流由左边连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中,ab直导线与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd连接.线圈A内有随图乙所示的变化磁场,且磁场B的正方向规定为向左,如图甲所示.则下列说法正确的是()A.0~1 s内ab、cd导线互相排斥B .1 s ~2 s 内ab 、cd 导线互相排斥C .2 s ~3 s 内ab 、cd 导线互相排斥D .3 s ~4 s 内ab 、cd 导线互相排斥答案 CD解析 由图甲左侧电路可以判断ab 中电流方向由a 到b ;由右侧电路及图乙可以判断,0~2 s 内cd 中电流为由c 到d ,跟ab 中的电流同向,因此ab 、cd 相互吸引,选项A 、B 错误;2 s ~4 s 内cd 中电流为由d 到c ,跟ab 中电流反向,因此ab 、cd 相互排斥,选项C 、D 正确.17、如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ 、MN ,MN 的左边有一闭合电路,当PQ 在外力的作用下运动时,MN 向右运动,则PQ 所做的运动可能是( )A .向右加速运动B .向左加速运动C .向右减速运动D .向左减速运动解析 MN 向右运动,说明MN 受到向右的安培力,因为ab 在MN 处的磁场垂直纸面向里MN 中的感应电流由M →N L 1中感应电流的磁场方向向上⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强;若L 2中磁场方向向上减弱PQ 中电流为Q →P 且减小向右减速运动;若L 2中磁场方向向下增强PQ 中电流为P →Q 且增大,向左加速运动. 答案 BC 18、如图所示,通电导线cd 右侧有一个金属框与导线cd 在同一平面内,金属棒ab 放在框架上,若ab 受到向左的磁场力,则cd 中电流的变化情况是 ( )A .cd 中通有由d →c 方向逐渐减小的电流B .cd 中通有由d →c 方向逐渐增大的电流C .cd 中通有由c →d 方向逐渐减小的电流D .cd 中通有由c →d 方向逐渐增大的电流答案 BD19、如图所示,线圈由A 位置开始下落,在磁场中受到的安培力如果总小于它的重力,则它在A 、B 、C 、D 四个位置(B 、D 位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加速度关系为 ( )A .aA >aB >aC >a DB.a A=a C>a B>a DC.a A=a C>a D>a B D.a A=a C>a B =a D答案 B解析线圈在A、C位置时只受重力作用,加速度a A=a C=g.线圈在B、D位置时均受两个力的作用,其中安培力向上,重力向下.由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小a=g-Fm<g.又线圈在D点时速度大于B点速度,即F D>F B,所以a D<a B,因此加速度的关系为a A=a C>a B>a D,选项B正确.20、(2011·上海单科·13)如图,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中产生顺时针方的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a()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由楞次定律知,欲使b中产生顺时针电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b环又有收缩趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里,故选B.答案 B21、如图(a)所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图(b)所示的交变电流,t=0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示),在t1~t2时间段内,对于线圈B,下列说法中正确的是()A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势答案 A解析在t1~t2时间段内,A线圈的电流为逆时针方向,产生的磁场垂直纸面向外且是增加的,由此可判定B线圈中的电流为顺时针方向.线圈的扩张与收缩可用阻碍Φ变化的观点去判定.在t1~t2时间段内B线圈内的Φ增强,根据楞次定律,只有B线圈增大面积,才能阻碍Φ的增加,故选A.22、(2011·海南单科·20)如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中()A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向答案AD解析圆环从位置a运动到磁场分界线前,磁通量向里增大,感应电流方向为逆时针;跨越分界线过程中,磁通量由向里最大变为向外最大,感应电流方向为顺时针;再摆到b的过程中,磁通量向外减小,感应电流方向为逆时针,A正确,B错误;由于圆环所在处的磁场,上下对称,所受安培力在竖直方向平衡,因此总的安培力方向沿水平方向,故C错误,D正确.1答案CD解析根据楞次定律可确定感应电流的方向:以C选项为例,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向——向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加;(3)感应电流产生的磁场方向——向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同.线圈的上端为S极,磁铁与线圈相互排斥.运用以上分析方法可知,C、D正确.2答案 C解析条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,向右的磁通量一直增加,根据楞次定律,环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向,C对.3答案 A解析磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知感应电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针,A 正确.4答案BD解析因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外,当金属棒转动时,由右手定则可知,a端的电势高于b端的电势,b端聚积电子,B、D正确.5答案 D解析磁铁靠近圆环的过程中,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍穿过圆环的原磁通量的增加,与原磁场方向相反,如图甲所示,二者之间是斥力;当磁铁穿过圆环下降离开圆环时,穿过圆环的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍穿过圆环的磁通量的减少,二者方向相同,如图乙所示,磁铁与圆环之间是引力.因此选项D正确.也可直接根据楞次定律中“阻碍”的含义推论:来则拒之,去则留之分析.磁铁在圆环上方下落过程是靠近圆环.根据来则拒之,二者之间是斥力;当磁铁穿过圆环后继续下落过程是远离圆环.根据去则留之,二者之间是引力.因此选项D正确.。
右手定则与楞次定律的区别引言:在物理学中,有许多规律和定律用于解释和描述各种现象和过程。
右手定则和楞次定律就是其中的两个基本概念。
虽然它们都与电磁场有关,但它们的应用领域和原理有所不同。
本文将详细介绍右手定则和楞次定律的区别,以帮助读者更好地理解这两个概念。
正文:一、右手定则右手定则是用于描述磁场和电流之间的相互作用的规则。
它是从电流的角度出发,用右手的手指指向电流方向,而拇指所指的方向就是磁感应线的方向。
具体来说,当右手握住一根导线,使得电流从手指的方向进入导线,那么磁感应线就会从拇指的方向出来。
这个规则适用于导线和电流之间的相互作用问题,如螺线管、电磁铁等。
右手定则的应用范围非常广泛,涉及到电磁感应、电动机、发电机、电磁波等领域。
它可以帮助我们确定磁场的方向和磁力的方向,从而解决许多实际问题。
例如,在设计电磁铁时,我们可以利用右手定则确定导线的绕法,以便产生预期的磁场方向和磁力大小。
此外,在电磁感应实验中,我们也可以利用右手定则确定感应电流的方向。
二、楞次定律楞次定律是描述电磁感应现象的基本定律。
它是从磁场的角度出发,用于描述磁场的变化会引起电场的变化。
具体来说,当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时,会在线圈中产生感应电动势。
而这个感应电动势的方向与磁通量变化的速率成正比。
楞次定律可以用以下方式表达:感应电动势的方向与磁通量变化的速率的方向相反。
楞次定律的应用范围也非常广泛,涉及到电磁感应、发电机、变压器等领域。
它可以帮助我们理解电磁感应现象的本质,并应用于实际生活和工程中。
例如,在发电机中,通过旋转导线圈使磁通量发生变化,从而产生感应电动势。
根据楞次定律,感应电动势的方向与磁通量变化的速率的方向相反,这样就可以确保电流一直在同一方向上流动。
区别:从上述介绍可以看出,右手定则和楞次定律有以下几个区别:1. 角度不同:右手定则是从电流的角度出发,而楞次定律是从磁场的角度出发。
2. 描述对象不同:右手定则用于描述电流和磁场之间的相互作用,而楞次定律用于描述磁场的变化引起的感应电动势。
楞次定律和右手定则的应用编稿:张金虎审稿:李勇康【学习目标】1.实验探究获得感应电流方向的决定因素,能熟练地运用楞次定律以及右手定则判断感应电流的方向。
2.深入理解楞次定律的意义,能够利用它判断感应电流产生的力学效果。
【要点梳理】要点一、楞次定律的得出要点二、楞次定律的内容感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
......要点诠释:(1)定律中的因果关系。
闭合电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而结果是出现了感应电流的磁场。
.(2)楞次定律符合能量守恒定律。
感应电流的磁场在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管(课本实验)间的相对运动的过程中,机械能转化成了电能。
楞次定律中的“阻碍”正是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。
(3)楞次定律中两磁场间的关系。
闭合电路中有两个磁场,一是引起感应电流的磁场,即原磁场;二是感应电流的磁场。
当引起感应电流的磁通量(原磁通量)要增加时,感应电流的磁场要阻碍它的增加,两个磁场方向相反;原磁通量要减少时,感应电流的磁场阻碍它的减少,两个磁场方向相同。
(4)正确理解“阻碍”的含义。
感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的原因——原磁场磁通量的变化,而不是阻碍原磁场,也不是阻碍原磁场的磁通量。
“阻碍”的具体表现是:当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当原磁通量减少时,两磁场方向相同。
阻碍不等于阻止,其作用是使磁通量增加或减少变慢,但磁通量仍会增加或减少。
要点三、楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是:(1)明确所研究的闭合电路,判断原磁场的方向;......(2)判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况;..........(3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向;.........(4)由安培定则根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向。
.......以上步骤可概括为四句话:“明确增减和方向,增反减同切莫忘,安培定则来判断,四指环绕是流向。
第4点楞次定律与右手定则的剖析在电磁感应中,我们常用楞次定律和右手定则来判断导体中感应电流的方向,为了对这两条规律理解更深入,应用更恰当,下面就这两条规律比较如下.1.不同点(1)研究对象不同:楞次定律所研究的对象是整个闭合回路;右手定则研究的对象是闭合回路中做切割磁感线运动的一部分导体.(2)适用范围不同:楞次定律适用于由磁通量变化引起的感应电流的各种情况,当然也包括一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况;右手定则只适用于一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况,若导体与磁场无相对运动,就无法应用右手定则.因此,右手定则可以看做是楞次定律的一种特殊情况.(3)应用的方便性不同:虽然楞次定律可适用于由磁通量变化引起的感应电流的各种情况,但其在应用的过程中,要弄清原磁通量的方向、原磁通量的变化情况、感应电流的磁场的方向等,分析过程不能有半点纰漏,逻辑性强,过程繁琐;若是回路中的一部分导体在做切割磁感线运动而产生感应电流,应用右手定则时,只需按定则“伸手”,就可以判断出感应电流的方向,比较直接、简单,应用更方便.2.相同点(1)目的相同:在电磁感应中,应用楞次定律和右手定则,都是为了判断出回路中感应电流的方向.(2)本质相同:应用楞次定律来判断回路中感应电流的方向时,是因为闭合回路中的磁通量发生了变化;应用右手定则来判断回路中感应电流的方向时,是因为导体在做切割磁感线的运动,其本质也是由导体构成的闭合回路中的磁通量由于导体的运动而发生了变化.对点例题如图1所示,在竖直向下的磁场中,水平放置着闭合电路abcd.其中ab、cd两边的长度可以变化.当bc向右运动时(ad不动),用两种方法分析通过灯泡L的电流的方向.图1答案见解题指导解题指导方法一:用楞次定律:回路面积增大,磁通量变大,感应电流会在回路内产生向上的磁场来阻碍磁通量变大,由安培定则可知感应电流应沿adcba方向,故流过灯泡的电流方向为由a向d.方法二:用右手定则:直接判断出流经bc边的电流是由c向b,故流过灯泡的电流方向是由a向d.凡是由于导体的运动而引起的感应电流方向的判断用右手定则;凡是由于磁场的变化而引起的感应电流方向的判断用楞次定律.如图2所示,试判定当开关S闭合和断开瞬间,线圈ABCD中的电流方向.图2思路点拨根据电流的方向,由安培定则判断出原磁场的方向.再根据磁场的强弱变化用楞次定律判断感应电流的方向.答案S闭合瞬间,感应电流方向为A→D→C→B→A;S断开瞬间,感应电流方向为A→B→C→D→A.解析当S闭合瞬间:(1)研究的回路是ABCD,穿过回路的磁场是电流I产生的磁场,方向(由安培定则判知)垂直纸面向外,且磁通量增大;(2)由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相反,即垂直纸面向里;(3)由安培定则判知线圈ABCD中感应电流方向是A→D→C→B→A.当S断开瞬间:(1)研究的回路仍是线圈ABCD,穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场,方向(由安培定则判知)垂直纸面向外,且磁通量减小;(2)由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相同,即垂直纸面向外;(3)由安培定则判知感应电流方向是A→B→C→D→A.。
§4楞次定律和右手定则本周主要有两个知识点,一个是楞次定律,另外一个是右手定则,这里要求我们熟练的应用所学的知识,来解决电学和磁场里面碰到的相关问题。
请同学们认真的看我们的重难点知识讲解和例题,仔细处理后面的练习,会有比较好的效果。
二、重难点知识讲解一、感应电流的产生条件1、电磁感应:利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流2、产生条件:不管是闭合回路的一部分导体做切割磁感线的运动,还是闭合回路中的磁场发生变化,穿过闭合回路的磁感线的条数都发生了变化,回路中的磁通量发生了变化,回路中就有感应电流产生。
磁通量增加,感应电流的磁场方向与原磁场相反磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场相同二、判断感应电流方向的原则1、楞次定律俄国物理学家楞次在总结了大量电磁感应实验结果的基础上,发现并提出了关于感应电流方向的规律:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
这就是楞次定律(Lenz law)。
楞次定律还可以这样理解:当磁铁的N极移近导体线圈的上端时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是N极,因为同名磁极相互排斥,所以阻碍磁铁相对线圈向下的运动;而当磁铁的N极离开导体线圈时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端是S极,因为异名磁极相互吸引,所以阻碍磁铁相对线圈向上的运动。
也就是说,感应电流的磁场总是要阻碍磁体和闭合导体间的相对运动。
另外,从能量转化和守恒的角度来看,把磁体移近线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的排斥力做功,使外界其他形式的能量转化为电能;磁体离开线圈时,外力则要克服磁体和线圈之间的吸引力做功,也使外界其他形式的能量转化为电能。
在这两种情况下,总能量是守恒的。
如图(a)所示,矩形线框abcd的平面跟磁场垂直,设整个线框的等效电阻为R。
当线框的ab边在da、cb两条平行边上向右滑动时,ab边中感应电流的方向怎样?如果把ab边看成一个电源,a、b两端哪一端相当于电源的正极?解:已知原磁场的方向垂直于纸面向内[图(a)];当ab边向右滑动时,穿过闭合电路abcd的磁通量增加[图(b)];根据楞次定律可知,线框abcd中产生的感应电流的磁场要阻碍该闭合电路中磁通量的增加,因此在矩形线框内感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反,即垂直于纸面向外[图2-10(c)];运用安培定则可以判定,感应电流沿b→a→d→c方向流动时,才能激发出方向垂直于纸面向外的磁场,所以ab边中感应电流的方向应该是从b流向a。
如果把ab边看成一个电源,由于电流从电源的正极流出、负极流入,所以a端相当于电源的正极。
在产生电磁感应的各种情况下,都可以运用楞次定律来判断感应电流的方向,但整个过程比较复杂:必须首先明确闭合电路中原来磁场的方向;再查明穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少;然后根据楞次定律——感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化,从而判断出感应电流的磁场方向;最后运用安培定则,由感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向。
2、右手定则既然通过电磁感应可以获得电流,那么能产生电磁感应的装置就相当于电源。
我们知道,电动势是表示电源特性的重要物理量,由于电动势的方向跟电流的方向是一致的,只要运用楞次定律判断出感应电流的方向,也就判断出了感应电动势的方向。
若磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的,感应电流的方向、磁感线方向、导体运动方向三者之间有一个更便于记忆的简单关系: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(图)。
这就是右手定则(right-hand rule)。
在上面的例题中,当导体以v向右滑动时,运用右手定则,可以马上判断出导体棒中感应电流的方向是由左流向右,与用楞次定律判断的结果完全相同。
因此,右手定则可以看成是楞次定律在导体切割磁感线这种特殊情况下的应用。
3、楞次定律的应用步骤楞次定律的应用应该严格按以下四步进行:①确定原磁场方向;②判定原磁场如何变化(增大还是减小);③确定感应电流的磁场方向(增反减同);④根据安培定则判定感应电流的方向。
4、解法指导:(1)楞次定律中的因果关联楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系,一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系,二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键.(2)运用楞次定律处理问题的思路(a)判断感应电流方向类问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为:①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.②确定感应磁场:即根据楞次定律中的"阻碍"原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.(b)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.(如例2)对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法:①常规法:据原磁场(B原方向及ΔΦ情况)确定感应磁场(B感方向)判断感应电流(I感方向)导体受力及运动趋势.②效果法由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速.三、楞次定律的理解和应用例1、一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流的方向分别为()位置Ⅰ位置ⅡA、逆时针方向逆时针方向B、逆时针方向顺时针方向C、顺时针方向顺时针方向D、顺时针方向逆时针方向命题意图:考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力.错解分析:由于空间想象能力所限,部分考生无法判定线圈经位置Ⅰ、Ⅱ时刻磁通量的变化趋势,从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项.解题方法与技巧:线圈第一次经过位置Ⅰ时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向向左,根据安培定则,顺着磁场看去,感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量减小,可判断出感应电流为顺时针方向,故选项B 正确.例2、如图所示,有两个同心导体圆环。
内环中通有顺时针方向的电流,外环中原来无电流。
当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何?解:由于磁感线是闭合曲线,内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等,所以外环所围面积内(应该包括内环内的面积,而不只是环形区域的面积)的总磁通向里、增大,所以外环中感应电流磁场的方向为向外,由安培定则,外环中感应电流方向为逆时针。
例3、如图,线圈A中接有如图所示电源,线圈B有一半面积处在线圈A中,两线圈平行但不接触,则当开关S闭和瞬间,线圈B中的感应电流的情况是()A.无感应电流B.有沿顺时针的感应电流C.有沿逆时针的感应电流D.无法确定解:当开关S闭合瞬间,线圈A相当于环形电流,其内部磁感线方向向里,其外部磁感线方向向外。
线圈B有一半面积处在线圈A中,则向里的磁场与向外的磁场同时增大。
这时就要抓住主要部分。
由于所有向里的磁感线都从A的内部穿过,所以A的内部向里的磁感线较密,A的外部向外的磁感线较稀。
这样B一半的面积中磁感线是向里且较密,另一半面积中磁感线是向外且较稀。
主要是以向里的磁感线为主,即当开关S闭和时,线圈B中的磁通量由零变为向里,故该瞬间磁通量增加,则产生的感应电流的磁场应向外,因此线圈B有沿逆时针的感应电流。
答案为C。
例4、如图所示,闭合导体环固定。
条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中,导体环中的感应电流方向如何?解:从“阻碍磁通量变化”来看,原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁场方向先下后上,感应电流方向先顺时针后逆时针。
从“阻碍相对运动”来看,先排斥后吸引,把条形磁铁等效为螺线管,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,也有同样的结论。
例5、如图所示,O1O2是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有匀强磁场。
以下哪些情况下abcd中有感应电流产生?方向如何?A.将abcd 向纸外平移B.将abcd向右平移C.将abcd以ab为轴转动60°D.将abcd以cd为轴转动60°解:A、C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化,无感应电流产生。
B、D两种情况下原磁通向外,减少,感应电流磁场向外,感应电流方向为abcd。
例6、如图所示,当磁铁绕O1O2轴匀速转动时,矩形导线框(不考虑重力)将如何运动?解:本题分析方法很多,最简单的方法是:从“阻碍相对运动”的角度来看,导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。
如果不计摩擦阻力,最终导线框将和磁铁转动速度相同;如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。
例7、如图所示,水平面上有两根平行导轨,上面放两根金属棒a、b。
当条形磁铁如图向下移动时(不到达导轨平面),a、b将如何移动?解:若按常规用“阻碍磁通量变化”判断,则要根据下端磁极的极性分别进行讨论,比较繁琐。
而且在判定a、b所受磁场力时。
应该以磁极对它们的磁场力为主,不能以a、b间的磁场力为主(因为它们是受合磁场的作用)。
如果主注意到:磁铁向下插,通过闭合回路的磁通量增大,由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势,因此S的相应变化应该使磁通量有减小的趋势,所以a、b将互相靠近。
这样判定比较简便。
例8、如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。
将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动?解:根据Φ=BS,磁铁向下移动过程中,B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势,由于S不可改变,为阻碍增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离。