1.2探究感应电流的方向 学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）

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1、1.2 探究感应电流的方向探究感应电流的方向 学科素养与目标要求 物理观念：1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上是 楞次定律的一种具体表现形式. 科学思维：掌握运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法和步骤. 一、探究感应电流的方向 1.用如图 1 所示的装置探究感应电流的方向. 图 1 (1)当磁铁的 N 极移近铝环时， 观察到的现象是什么？磁铁的 S 极远离铝环时， 观察到的现象 是什么？ (2)铝环是非铁磁性物体，它怎么会被磁铁排斥和吸引呢？ 答案 (1)移近时，铝环被排斥；远离时，铝环被吸引. (2)磁铁相对铝环运动的过程中， 穿过铝环的磁通量

2、发生了变化， 铝环中产生了感应电流.感应 电流也会产生磁场.磁铁和铝环之间的排斥和吸引，都是缘于感应电流磁场对磁铁的作用. 2.如图 2 所示，思考并回答下列问题. 图 2 (1)N 极移近铝环时穿过铝环的磁通量是增加还是减少？铝环中感应电流的磁场方向与磁铁 的磁场方向相同还是相反？环中感应电流方向如何？ (2)N 极远离铝环时穿过铝环的磁通量如何变化？环中感应电流的磁场方向与磁铁磁场方向 相同还是相反？环中感应电流如何？ (3)铝环中产生的感应电流的磁场对原磁通量的变化有什么影响？ 答案 (1)N 极移近铝环时穿过铝环的磁通量增加，环中感应电流的磁场与原磁场方向相反. 环中感应电流从左侧看为

3、逆时针.(2)N 极远离铝环时穿过铝环的磁通量减少， 环中感应电流的 磁场与原磁场方向相同，环中感应电流从左侧看为顺时针. (3)原磁通量增加时，两种磁场方向相反，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加；原磁通量减 少时，两种磁场方向相同，感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少. 要点总结 1.楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 2.楞次定律中“阻碍”的含义： (1)“阻碍”的理解 谁在阻碍感应电流的磁场. 阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身. 如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减 少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相

4、同，“阻碍”不一定是感应电流的磁场与原磁场 的方向相反，而是“增反减同”. 阻碍效果阻碍并不是阻止，最终增加的还增加，减少的还减少，只是延缓了原磁场的 磁通量的变化. (2)“阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化. 从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动. 3.楞次定律中的因果关系 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. 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.感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化 C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应

5、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 答案 A 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；阻碍并不是 阻止，只起延缓的作用，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；当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通 量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项 D 错误. 二、楞次定律的应用 在长直通电导线附近有一闭合线圈 abcd，如图 3 所示.当直导线中的电流 I 逐渐减小时，试判 断线圈中感应电流的方向. 图 3 请从解答此题的实践中，体会用楞次定律判定感应电流

6、方向的具体思路. 答案 线圈 abcd 中感应电流方向为顺时针. 若要判定感应电流方向，需先弄清楚感应电流的磁场方向.根据楞次定律“阻碍”的含义，则 要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况. 要点总结 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)明确研究对象是哪一个闭合电路. (2)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还是减少. (4)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. 例 2 (多选)如图 4 所示，通电长直导线旁边同一平面有矩形线圈 abcd，ab 边与导线平行， 则( ) 图 4 A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是 abc

7、da B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C.当线圈以 ad 边为轴转动时(转动角度小于 90 )，其中感应电流方向是 abcda D.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是 abcda 答案 BD 解析 先由右手螺旋定则判断出导线产生的原磁场在线圈处垂直线圈向里，当线圈向右平动 时，通过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为 adcba，A 错.若线圈竖直向下平动，磁通量不变，无感应电流产生，B 正确.当线圈 以 ad 边为轴转动时(转动角度小于 90 )，感应电流方向是 adcba，C 错.当线圈向导 线靠近时，磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，

8、感应电流的方向是 abcda，D 正确，故选 B、D. 例 3 (多选)如图 5 所示，闭合金属圆环沿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，以下各种说法中正确的是( ) 图 5 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 答案 BD 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

9、同，应用 右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是沿顺时针方向的，选项 B 正确，A、C 错误；当 圆环全部处在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D 正确. 例 4 (2017 宿迁市高二下期末)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 ab 方向的感应电流，后有 ba 方向的感应电流 D.将不会产生感应电流 答案 C 解析 当条形磁铁进入闭合螺线管时，通过闭合螺线管的磁通量增加，产生感应电流方向为 ab；当条形磁铁穿出螺线管时，

10、通过闭合螺线管的磁通量减少，产生感应电流方向为 ba，选项 C 正确. 学科素养 楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判 断，又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断，通过例 2、例 3、例 4 中楞次定律的应用，使学生熟练掌握运用楞次定律处理问题的步骤，很好地体现了“科学思 维”的学科素养. 三、右手定则 如图 7 所示，导体棒 ab 向右做切割磁感线运动. 图 7 (1)请用楞次定律判断感应电流的方向. (2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向 呢？(提示：研究电流I 的方向、原磁场B 的方向、导体棒运动的

11、速度v 的方向三者之间的关系) 答案 (1)感应电流的方向 adcba. (2)可以用右手定则来判断. 要点总结 1.内容：伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内.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.右手定则是楞次定律的特例. (1)楞次定律适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度 B 随时间 t 变化而产生的电磁感应现 象较方便. (2)右手定则只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况. 3.当导体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(在等效电源 内，从负极指向正极). 例 5 下列图中表示闭

12、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( ) 答案 A 解析 题中四图都属于闭合电路的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 中电流沿 adcba 方向， D 中电流方向为 ba. 故选 A. 1.(楞次定律的理解)在电磁感应现象中，下列说法正确的是( ) A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化 B.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 C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量 D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通

13、量的变化 答案 A 解析 根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化，选项 A 正确，C 错误；当原磁场增强时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反， 当原磁场减弱时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，选项 B 错误；感应 电流的磁场阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，但不是阻止，选项 D 错误. 2.(楞次定律的应用)如图 8 所示，一水平放置的圆形通电线圈 1 固定，另一较小的圆形线圈 2 从线圈 1 的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈 2 从线圈 1 的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈 2 中(

14、 ) 图 8 A.无感应电流 B.有顺时针方向的感应电流 C.有先顺时针后逆时针方向的感应电流 D.有先逆时针后顺时针方向的感应电流 答案 C 解析 根据安培定则判断可知，线圈 1 产生的磁场方向向上.当线圈 2 靠近线圈 1 时，穿过线 圈 2 的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈 2 中产生顺时针方向的感应电流；当线圈 2 远 离线圈 1 时，穿过线圈 2 的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈 2 中产生逆时针方向的感 应电流.所以线圈 2 中感应电流的方向先是顺时针后是逆时针，故选项 C 正确. 3.(楞次定律的应用)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

15、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 9 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 9 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 答案 D 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、B、C 错误，D 正确. 4.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能 正确表示磁感应强度 B 的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是( ) 答案 BC 解析 A 图中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断 B、C 正确；D 图中 感应电流方向应垂直纸面向外.