2019-2020学年物理粤教版选修3-2学案：第一章第三节感应电流的方向 Word版含答案

第三节 感应电流的方向

1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律． 2.正确理解楞次定律的内容及其本质．

3．能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．

, [学生用书P4])

一、感应电流的方向

1．实验仪器：条形磁铁、电流表、线圈、一节干电池、导线若干、电阻(15～20 kΩ)．

2．探究过程

(1)明确闭合电路中电流表指针偏转方向与电流方向的关系．将电流表与一个阻值在15～20 kΩ电阻串联后，接到一节干电池上，观察电流表指针的偏转方向，确定电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系．

(2)明确线圈导线的绕向．

(3)利用控制变量法进行实验探究．将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入或抽出线圈，如图所示，记录感应电流的方向．

3．分析

(1)线圈内磁通量增加时的情况

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

甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 乙 向上 顺时针 向下

(2)线圈内磁通量减少时的情况

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

丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少 丁 向上 逆时针 向上 4.总结：感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量的变化有关．磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同．

二、楞次定律

1．内容：感应电流的方向可以这样确定：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．阻碍的体现：当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，即感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的增加；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场方向相同，即感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的减少．

1．磁通量变化快与磁通量变化大的含义是否相同？

提示：不相同．磁通量变化快是指变化率大，即ΔΦΔt大；磁通量变化大是指ΔΦ＝Φt－Φ0大．

三、右手定则

1．内容：伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，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：判断闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动时产生感应电流的方向．

2．什么情况下用左手定则，什么情况下用右手定则？

提示：因动而生电用右手定则，因电而受力用左手定则．

楞次定律的理解[学生用书P5]

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”的含义

阻碍不是“阻止”，阻碍也不是“相反”，由于闭合回路和磁场相对运动产生感应电流时，阻碍相对运动而不一定阻碍运动．

如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(

)

A．闭合电键S的瞬间

B．闭合电键S后，把R的滑动头向右移

C．闭合电键S后，把P中的铁芯从左边抽出

D．闭合电键S后，把Q远离P

[思路点拨] 解答本题时，可按以下思路分析：

确定P中电流方向与大小变化―→确定Q中磁场方向及磁通量变化―→确定Q中感应电流方向

[解析] 闭合电键S时，线圈中电流从无到有，铁芯中产生向右的磁场，穿过Q的磁通量增加，根据楞次定律，Q中产生图示方向的电流，A对；R的滑动头向右移时，P中电流减小，穿过Q的磁通量减小，根据楞次定律，Q中产生与图示相反方向的电流，B错；将铁芯抽出或Q远离P时，穿过Q的磁通量都减小．根据楞次定律，Q中产生与图示相反方向的电流，C、D错．

[答案] A

分析此类问题应明确各物理量间的因果关系，从而明确分析思路，例如：本题中，P线圈中“电生磁”．Q线圈中“磁生电”．

1.(多选)下列说法正确的是( )

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

解析：选BD.本题的关键是理解楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．如果是因磁通量的减小而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增大而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增大，故A项错误，B项正确；楞次定律既可以判定闭合回路中感应电流的方向，还可以判定不闭合回路中感应电动势的方向．C项错误，D项正确．

楞次定律的应用[学生用书P6]

1．应用楞次定律的一般步骤

运用楞次定律判定感应电流的思路，可以概括为以下方框图：

上图描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以确定第三个因素．

2．楞次定律的应用

(1)楞次定律的另一种表述：感应电流的效果总是反抗(或阻碍)产生感应电流的原因．

(2)运动情况的判断——第一种方法：由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动．简记口诀：“来拒去留”．

(3)面积变化趋势的判断——第二种方法：电磁感应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化，即磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有扩张趋势．简记口诀：“增缩减扩”．

电磁感应现象中，产生感应电流即产生电能的同时，由于“阻碍”作用的存在，在克服“阻碍”的过程中，必然伴随着其他能量的减少．所以，楞次定律是能量转化和守恒定律的必然结果．

如图所示，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

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

[思路点拨]

明确穿过线圈的磁通量及其变化情况――→楞次定律判断线圈中感应电流的磁场方向――→安培定则判断线圈中感应电流方向

[解析] 线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中，沿磁场方向的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从右向左穿过线圈，根据安培定则，Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向；在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大，由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时，向右穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向右，阻碍它的减少，根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向，且知Ⅱ位置时感应电流为零．故选D.

[答案] D

2.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

解析：选D.在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.

右手定则的应用[学生用书P6]

1．楞次定律与右手定则的区别及联系

规律

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电磁感应的现象较方便

联系 右手定则是楞次定律的特例

2．右手定则和左手定则的区别

比较项目 右手定则 左手定则

作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受磁场力的方向

已知条件 已知导体运动方向和磁场方向 已知电流方向和磁场方向

图例

因果关系 运动→电流 电流→运动

应用实例 发电机 电动机

(1)判断导体切割磁感线产生感应电流的方向时用右手定则，判断该部分导体或其余部分所受安培力方向时用左手定则，可以简单总结为“因动而(产生)电用右手(定则)，因电而(产生)动用左手(定则)”．

(2)判断通电直导线、环形电流及通电螺线管的磁场方向时虽然也用右手来判断，但名称不是右手定则，而是安培定则，五指指向所表示的物理意义也不相同．

(多选)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．安培力方向水平向左 D．安培力方向水平向右

[思路点拨] 解答本题应按以下思路分析：

[解析] 以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下、运动方向向右．由右手定则可知，感应电流方向是N→M；再由左手定则可知，安培力方向水平向左．

[答案] AC

“三定则一定律”的比较

适用的基本物理现象 应用的定则或定律

判断电流(运动电荷)产生的磁场的方向 安培定则

判断安培力、洛伦兹力的方向 左手定则

判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向 右手定则

判断穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生的感应电流的方向 楞次定律

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( )

解析：选A.由右手定则知A中电流由a→b，B中电流由b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流由b→a.故选A.