2.1 感应电流的方向 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-2）

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1、第第 1 节节 感应电流的方向感应电流的方向 学习目标 核心提炼 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 个规律楞次定律 和右手定则 3 个定则的区别左 手定则、右手定则、安 培定则的区别 2.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律 和右手定则判断感应电流的方向。 3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明确能量转化的方 向。 一、探究感应电流的方向楞次定律 阅读教材第 2225 页，弄清图 25、图 26 实验过程中磁场方向、磁通量变 化与感应电流方向的关系，并归纳出楞次定律。 1.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、

2、拔出线圈， 如图 1 所示，记录感应电流方向。 图 1 甲 乙 丙 丁 条形磁铁运动的情况 N 极向下插S 极向下插N 极向上拔S 极向上拔 入线圈 入线圈 出线圈 出线圈 原磁场方向(向上或向 下) 向下 向上 向下 向上 穿过线圈的磁通量变化 情况(增加或减少) 增加 增加 减少 减少 感应电流的方向(在螺 线管上俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向 (向上或向下) 向上 向下 向下 向上 原磁场与感应电流磁场 的方向关系 相反 相反 相同 相同 请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场 方向与原磁场方向相反；丙、丁两种情况下，磁通量都减

3、少，感应电流的磁场方 向与原磁场方向相同。 2.楞次定律 (1)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。 (2)理解： 当磁通量增加时， 感应电流的磁场与原磁场方向相反， 当磁通量减少时， 感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同。 思考判断 (1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反。( ) (2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同。() (3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。() 二、右手定则 阅读教材第 2627 页，了解导体切割磁感线时，产生的感应电流方向的判断。 1.当导体做切割磁感线运动时，可以用

4、右手定则判断感应电流的方向。 右手定则：伸开右手，让拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面 内；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向 就是感应电流的方向。 2.当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(注意等 效电源内部感应电流方向，由负极指向正极)。 思维拓展 (1)右手定则与楞次定律有什么关系？两者各在什么情况下使用较方便？ (2)什么情况下应用右手定则，什么情况下应用左手定则？ 答案 (1)导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量变化引起感应电流的特例， 所以右手定则是楞次定律的特例。 楞次定律适用于所有电磁感应现象，对于磁通量

5、发生变化而产生的电磁感应现 象较方便。 右手定则只适用于导体做切割磁感线运动的情况。 (2)因动而生电时用右手定则；因电而受力时用左手定则。 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题 1 问题 2 楞次定律的理解和应用 要点归纳 1.因果关系 闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产 生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会 有感应电流的磁场出现。 2.楞次定律中“阻碍”的含义 精典示例 例 1 关于楞次定律，下列说法正确的是( ) A.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 B.闭合电路的一部分导体在磁场中运

6、动时，必受磁场阻碍作用 C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 解析 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，选项 A 正确； 闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项 B 错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选 项 C 错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应 电流的磁场跟原磁场同向，选项 D 错误。 答案 A 例 2 (多选)如图 2 所示，闭合金属圆环垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中， 将它从匀强磁场中匀速拉出

7、，以下各种说法正确的是( ) 图 2 A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反 B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的 C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的 D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流 解析 将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据 楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与 原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选 项 B 正确，A、C 错误；在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种 情况无感应电流，选项 D 正确。 答案

8、 BD 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 针对训练 1 小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电 流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图 3 所 示。其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。则下列判断正确的是( ) 图 3 A.甲图磁铁正在向下运动 B.乙图磁铁正在向上运动 C.丙图磁铁正在向上运动 D.丁图磁铁正在向上运动 解析 根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定则可知，甲和丙中的线圈上端 为感应电流磁场的 S 极，乙和丁中的线圈上端为 N 极，由楞次定律的“阻碍”含义 知，甲和丁图中磁铁正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，故选项 A、

9、 B、C 错误，D 正确。 答案 D 右手定则的应用 要点归纳 1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。 2.右手定则反映了磁场方向、 导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。 (1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁 场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动。 (2)四指指向电流方向，即为电动势方向，切割磁感线的导体相当于电源。 精典示例 例 3 下列图中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 ab 的是( ) 解析 题中四图都属于闭合电路的

10、一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可 得： A中电流方向为ab， B中电流方向为ba， C中电流方向沿adcba， D 中电流方向为 ba。故选项 A 正确。 答案 A 针对训练 2 如图 4 所示，CDEF 是一个矩形金属框，当导体棒 AB 向右移动时， 回路中会产生感应电流，则下列说法正确的是( ) 图 4 A.导体棒中的电流方向由 BA B.电流表 A1中的电流方向由 FE C.电流表 A1中的电流方向由 EF D.电流表 A2中的电流方向由 DC 解析 根据右手定则， 导体棒内部电流方向为 A 到 B， 所以电流表 A1中的电流方 向由 FE，选项 A、C 错误，B 正确；同理电流

11、表 A2中的电流方向由 CD，选 项 D 错误。 答案 B 1.(楞次定律的应用)(多选)如图 5 所示，在竖直通电导线旁同一平面内有矩形线圈 abcd。则( ) 图 5 A.若线圈竖直向下平动，其中感应电流方向是 abcd B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C.若线圈向右平动，其中感应电流方向是 abcd D.当线圈向导线靠近时(仍在导线右侧)，其中感应电流方向是 abcd 解析 若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项 A 错误，B 正确；若线圈向右平动，穿过线圈向里的磁通量减少，根据楞次定律可 知，感应电流方向是 adcb，选项 C 错误；当线圈向导线靠近时，

12、穿过线圈 向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，产生感应电流的方向为 abcd，选 项 D 正确。 答案 BD 2.(楞次定律的应用)如图 6 所示， 一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管， 则 电路中( ) 图 6 A.始终有感应电流自 a 向 b 流过电流表 B.始终有感应电流自 b 向 a 流过电流表 C.先有 a b 方向的感应电流，后有 b a 方向的感应电流 D.将不会产生感应电流 解析 当条形磁铁进入螺线管时，穿过闭合线圈中的磁通量增加，产生感应电流 方向为 a b；当条形磁铁穿出螺线管时，穿过闭合线圈中的磁通量减少， 产生感应电流方向为 b a，选项 C 正确。 答案 C 3.

13、(右手定则的应用)(多选)如图 7 所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的 铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示匀速转动，则( ) 图 7 A. 中有 ab 的电流 B.中有 ba 的电流 C.盘面磁通量不变，不产生感应电流 D.有从盘缘向盘中心的电流 解析 沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线， 由右手定则可判定选项 B、 D 正确。 答案 BD 4.(右手定则的应用)(2018 莱州一中高二检测)如图 8 所示， 同一平面内的三条平行 导线串有两个电阻 R 和 r，导体棒 PQ 与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂 直纸面向里。导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下

14、列说法正确的是 ( ) 图 8 A.流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 b 到 a B.流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 b 到 a C.流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 a 到 b D.流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 a 到 b 解析 根据磁场方向和导体棒的运动方向，用右手定则可以判断出在导体棒 PQ 中产生的感应电动势的方向由 P 指向 Q，即导体棒下端电势高、上端电势低，所 以在接入 R 的闭合电路中，电流由 c 流向 d，在接入 r 的闭合电路中，电流由 b 流向 a。选项 B 正确。 答案 B 5

15、.(楞次定律和右手定则的综合应用)(2017 全国卷， 15)如图 9 所示，在方向垂直 于纸面向里的匀强磁场中有一 U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆 PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路 PQRS，一圆环形金属线框 T 位于回路围成的 区域内，线框与导轨共面。现让金属杆 PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间， 关于感应电流的方向，下列说法正确的是( ) 图 9 A.PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向 B.PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向 C.PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿逆时针方向 D.PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向 解析 金属杆 PQ 突然向右运动，由右手定则可知，PQRS 中有沿逆时针方向的 感应电流，穿过圆环形金属线框 T 中的磁通量减小，由楞次定律可知，T 中有沿 顺时针方向的感应电流，故选项 D 正确，A、B、C 错误。 答案 D