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楞次定律 楞 次 定 律 [探新知基礎練] 1．探究感應電流的方向 (1)實驗器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉方向的關系)。 (2)實驗現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實驗結果填入下表： ①線圈內(nèi)磁通量增加時的情況： 圖號 磁場方向 感應電流的方向 感應電流的磁場方向 甲 向下 逆時針(俯視) 向上 乙 向上 順時針(俯視) 向下 ②線圈內(nèi)磁通量減少時的情況： 圖號 磁場方向 感應電流的方向 感應電流的磁場方向 丙 向下 順時針(俯視) 向下 丁 向上 逆時針(俯視) 向上 (3)實驗結論： 表述一：當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場的方向相同。 表述二：當磁鐵靠近線圈時，兩者相斥；當磁鐵遠離線圈時，兩者相吸。 2．楞次定律 感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。 [辨是非](對的劃“√”，錯的劃“”) 1．感應電流的磁場總與原磁場方向相反。(　　) 2．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量。(　　) 3．感應電流的磁場有可能阻止原磁通量的變化。(　　) 答案：1.　2.　3. [釋疑難對點練] 1．對楞次定律的理解 因果關系：閉合導體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產(chǎn)生是感應電流存在的結果，即只有當閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應電流的磁場出現(xiàn)。 2．楞次定律中“阻礙”的含義 3．楞次定律的使用步驟 [試身手] 1．根據(jù)楞次定律可知感應電流的磁場一定是(　　) A．阻礙引起感應電流的磁通量 B．與引起感應電流的磁場反向 C．阻礙引起感應電流的磁通量的變化 D．與引起感應電流的磁場同向 解析：選C　根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場阻礙的是引起它的磁通量的變化，而不是引起它的磁通量。故A選項錯誤，C選項正確；感應電流的磁場方向與原磁通量的變化有關，可能與引起感應電流的磁場反向也可能同向，故B、D選項錯誤。 右 手 定 則 [探新知基礎練] 1．內(nèi)容 伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。 2．適用范圍 適用于閉合電路部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的情況。 [辨是非](對的劃“√”，錯的劃“”) 1．導體棒不垂直切割磁感線時，也可以用右手定則判斷感應電流方向。(　　) 2．凡可以用右手定則判斷感應電流方向的，均能用楞次定律判斷。(　　) 3．右手定則即右手螺旋定則。(　　) 答案：1.√　2.√　3. [釋疑難對點練] 1．楞次定律與右手定則的關系 楞次定律 右手定則 研究對象 整個閉合導體回路 閉合導體回路的一部分 適用范圍 磁通量變化引起感應電流的各種變化情況 一段導線在磁場中做切割磁感線運動 關系 右手定則是楞次定律的特殊情況 2．感應電動勢方向的判斷方法 (1)存在感應電動勢的那部分導體相當于電源，在電源內(nèi)部的電流方向與電動勢方向相同。 (2)由楞次定律判斷出的感應電流方向就是感應電動勢的方向。 (3)當電路不閉合時，只要磁通量發(fā)生變化或部分導體切割磁感線，則必有感應電動勢，此時可假設電路閉合，感應電動勢的方向用楞次定律判定，或直接用右手定則判定。 [試身手] 2．(多選)(2017紹興一中月考)下列選項表示的是閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為b→a的是(　　) 解析：選BCD　根據(jù)右手定則，A中感應電流方向是a→b；B、C、D中感應電流方向都是b→a；故選B、C、D。 用楞次定律判斷感應電流的方向 [典例1]　如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd，在細長的磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ。在這個過程中，線圈中感應電流(　　) A．沿abcd流動 B．沿dcba流動 C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動 D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動 [解析]　矩形線圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ兩過程中，穿過線圈的磁感線方向相反。由條形磁鐵的磁場可知，線圈在位置Ⅱ時穿過閉合線圈的磁通量最少(為零)，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向是abcd，A正確。 [答案]　A 1．應用楞次定律判斷感應電流的一般步驟： 2．磁通量變化比較復雜時可以分段：把磁通量變化分成單調(diào)變化的區(qū)間來處理。 楞次定律和右手定則的靈活運用 [典例2]　如圖所示，導線框abcd與通電直導線在同一平面內(nèi)，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則(　　) A．線框中有感應電流，且沿順時針方向 B．線框中有感應電流，且沿逆時針方向 C．線框中有感應電流，但方向難以判斷 D．由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流 [解析]　方法一：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如圖所示)，因ab導線向右做切割磁感線運動，由右手定則判斷感應電流由a→b，同理可判斷cd導線 中的感應電流方向由c→d，ad、bc兩邊不做切割磁感線運動，所以整個線框中的感應電流是沿逆時針方向的。故B選項正確。 方法二：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如圖所示)，由對稱性可知合磁通量Φ＝0；當導線框向右運動時，穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感應電流的磁場方向垂直紙面向外，最后由安培定則判斷感應電流沿逆時針方向，故B選項正確。 [答案]　B 右手定則在判斷由于部分導體切割磁感線的感應電流方向時針對性強，若電路中多個部分導體做切割磁感線運動時，應用楞次定律更便捷。 “三定則一定律”的區(qū)別和應用 [典例3]　(多選)如圖所示，光滑平行金屬導軌PP′和QQ′，都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中?，F(xiàn)將垂直于導軌放置一根導體棒MN，用一水平向右的力F拉動導體棒MN，以下關于導體棒MN中感應電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是(　　) A．感應電流方向是N→M B．感應電流方向是M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右 [解析]　由右手定則知，MN中感應電流方向是N→M，再由左手定則可知，MN所受安培力方向垂直導體棒水平向左，A、C正確。 [答案]　AC “三定則一定律”應用于不同的現(xiàn)象 基本現(xiàn)象 應用的定則或定律 運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場 右手螺旋定則 磁場對運動電荷、電流的作用力 左手定則 電磁 感應 導線切割磁感線 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 [課堂對點鞏固] 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．感應電流的磁場方向總是與引起感應電流的磁場方向相反 B．感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場的磁通量的變化情況有關 C．楞次定律只能判定閉合回路中感應電流的方向 D．楞次定律可以判定不閉合的回路中感應電動勢的方向 解析：選BD　感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，如果是因磁通量的減小而引起的感應電流，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減?。环粗?，則感應電流的磁場與引起感應電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增大，故A項錯誤，B項正確；楞次定律既可以判定閉合回路中感應電流的方向，也可以判定不閉合回路中感應電動勢的方向；C項錯誤，D項正確。 2．如圖所示，當導體棒MN在外力作用下沿導軌向右運動時，流過R的電流方向是(　　) A．由A→B B．由B→A C．無感應電流 D．無法確定 解析：選A　導體棒MN在外力作用下沿導軌向右運動而切割磁感線產(chǎn)生感應電流，根據(jù)右手定則可以判定流過R的電流方向為由A→B，故A正確。 3.如圖所示，一線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置時(Ⅱ位置正好是細桿豎直的位置)，線圈內(nèi)的感應電流方向(順著磁場方向看去)是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是順時針方向 B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆時針方向 C．Ⅰ位置是順時針方向，Ⅱ位置為零，Ⅲ位置是逆時針方向 D．Ⅰ位置是逆時針方向，Ⅱ位置為零，Ⅲ位置是順時針方向 解析：選D　本題關鍵是判定出Ⅰ、Ⅱ位置時磁通量的變化情況，線圈由初始位置向Ⅰ位置運動過程中，沿磁場方向的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，從右向左穿過線圈，根據(jù)安培定則，Ⅰ位置時感應電流的方向(沿磁感線方向看去)是逆時針方向；在Ⅱ位置時由左向右穿過線圈的磁通量最大，由Ⅱ位置向Ⅲ位置運動時，向右穿過線圈的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向向右，阻礙它的減少，根據(jù)安培定則可判定Ⅲ位置的電流方向(沿磁感線方向看去)是順時針方向，且知Ⅱ位置時感應電流為零。故D正確。 4.如圖所示，當磁場的磁感應強度B增強時，內(nèi)、外金屬環(huán)上的感應電流的方向應為(　　) A．內(nèi)環(huán)順時針，外環(huán)逆時針 B．外環(huán)順時針，內(nèi)環(huán)逆時針 C．內(nèi)、外環(huán)均為順時針 D．內(nèi)、外環(huán)均為逆時針 解析：選A　當磁場增強時，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場要阻礙原磁場的增強，其方向必然與正在增強的磁場方向相反，即垂直紙面向外，再應用安培定則可得，回路中的感應電流方向為：外環(huán)逆時針，內(nèi)環(huán)順時針。正確選項為A。 [課堂小結] [課時跟蹤檢測(二)] 一、單項選擇題 1．關于感應電流，下列說法正確的是(　　) A．根據(jù)楞次定律知，感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁通量 B．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化 C．感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向可能相同，也可能相反 D．當導體切割磁感線運動時，必須用右手定則確定感應電流的方向 解析：選C　由楞次定律知，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，A錯誤；感應電流的磁場總是阻礙電路中的原磁通量的變化，不是阻礙原磁場的變化，B錯誤；由楞次定律知，如果是因磁通量的減少而引起的感應電流，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減小；反之，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增加，C正確；導體切割磁感線運動時，可直接用右手定則確定感應電流的方向，也可以由楞次定律確定感應電流的方向，D錯誤。 2.如圖所示，一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內(nèi)，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時線圈中能得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是(　　) A．N極向紙內(nèi)，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉動 B．N極向紙外，S極向紙內(nèi)，使磁鐵繞O點轉動 C．磁鐵在線圈平面內(nèi)順時針轉動 D．磁鐵在線圈平面內(nèi)逆時針轉動 解析：選A　當N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉動時，穿過線圈的磁場由無到有并向里，感應電流的磁場應向外，電流方向為逆時針，A選項正確；當N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉動時，穿過線圈的磁場向外并增加，感應電流方向為順時針，B選項錯誤；當磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點轉動時，穿過線圈的磁通量始終為零，因而不產(chǎn)生感應電流，C、D選項錯誤。 3.如圖所示，圓形金屬環(huán)放在水平桌面上，有一帶正電的微粒以水平速度v貼近環(huán)的上表面距環(huán)心d處飛過，則帶電微粒在飛過環(huán)的過程中，環(huán)中的感應電流方向是(　　) A．始終沿順時針方向 B．始終沿逆時針方向 C．先沿順時針方向，再沿逆時針方向 D．先沿逆時針方向，再沿順時針方向 解析：選D　帶電微?？拷鼒A環(huán)過程中，穿過圓環(huán)的磁通量方向垂直紙面向里并增加，由楞次定律知，圓環(huán)中將產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，當微粒遠離圓環(huán)時，圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，故選D。 4.如圖所示為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構成，兩磁極相對于線圈平面對稱，在磁極繞轉軸勻速轉動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧運動(O是線圈中心)，則(　　) A．從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小 B．從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大 C．從O到Y，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大 D．從O到Y，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小 解析：選D　磁極形成的磁場方向向上。當磁極由X到O時，穿過線圈的磁通量增加。根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場應向下，再根據(jù)安培定則可知電流由F經(jīng)G流向E，當磁極在圓形線圈正上方時，磁通量的變化率最小，故電流先增大后減小。當磁極從O到Y時，穿過線圈的磁通量減少，可判斷電流方向由E經(jīng)G流向F。再根據(jù)磁通量最大時，磁通量的變化率最小，則感應電流最小，故電流先增大后減小。故選項D正確。 5.如圖所示，當直導線中電流不斷增加時，A、B兩輕導線圈的運動情況是(　　) A．A向左，B向右 B．A向右，B向左 C．均向左 D．均向右 解析：選A　當電流I不斷增加時，它產(chǎn)生的磁場不斷增強，穿過A、B線圈的磁通量不斷增加，感應電流將“阻礙”原磁通量的變化，而彼此遠離，即A向左，B向右。A正確。 6.一個閉合金屬線框的兩邊接有電阻R1、R2，線框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線框接觸良好，整個裝置放在勻強磁場中，如圖所示。當用外力使ab棒右移時，下列判斷中正確的是(　　) A．穿過線框的磁通量不變，框內(nèi)沒有感應電流 B．框內(nèi)有感應電流，電流方向沿順時針方向繞行 C．框內(nèi)有感應電流，電流方向沿逆時針方向繞行 D．框內(nèi)有感應電流，左半邊逆時針方向繞行，右半邊順時針方向繞行 解析：選D　ab棒右移時，切割磁感線。根據(jù)右手定則，ab棒中的感應電流方向從a流向b。此時ab棒起著電源的作用，分別對兩邊電阻供電，如圖所示，所以流過R1、R2的電流都由上而下地繞行。故D正確。 7.(2017浙江臺州中學月考)如圖所示，長直導線旁同一平面內(nèi)有一矩形線圈abcd，導線中通有豎直向上的電流。下列操作瞬間，能在線圈中產(chǎn)生沿adcba方向電流的是(　　) A．線圈向右平動 B．線圈豎直向下平動 C．線圈以ab邊為軸轉動 D．線圈向左平動 解析：選D　當線圈向右平動時，穿過線圈向里的磁通量減小，故產(chǎn)生沿abcda方向的感應電流，A錯誤；當線圈豎直向下平動時，穿過線圈的磁通量不會發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律可知，沒有感應電流產(chǎn)生，故B錯誤；當線圈以ab邊為軸轉動，穿過線圈向里的磁通量減小，故產(chǎn)生沿abcda方向的感應電流，C錯誤；當線圈向左平動時，穿過線圈向里的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生沿adcba方向的感應電流，故D正確。 8．如圖所示，AOC是光滑的金屬導軌，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，ab是一根金屬棒，與導軌接觸良好，金屬棒從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動，運動過程中b端始終在OC上，a端始終在OA上，直到完全落在OC上，空間存在著勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，則金屬棒在上述過程中(　　) A．感應電流方向是b→a B．感應電流方向是a→b C．感應電流方向先是b→a，后是a→b D．感應電流方向先是a→b，后是b→a 解析：選C　在金屬棒向下滑動的過程中，金屬棒與導軌所圍成的三角形面積先增大后減小，三角形aOb內(nèi)的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷C選項正確。 二、多項選擇題 9.信用卡的磁條中有一個個連續(xù)的具有相反極性的磁化區(qū)如圖所示。刷卡時，當磁條以某一速度拉過信用卡閱讀器的檢測頭時，在檢測頭的線圈中產(chǎn)生感應電流，那么下列說法正確的是(　　) A．A、B、C三位置經(jīng)過檢測頭時，線圈中有感應電流產(chǎn)生 B．A、B、C三位置經(jīng)過檢測頭時，線圈中無感應電流產(chǎn)生 C．A、C兩位置經(jīng)過檢測頭時，線圈中感應電流方向相同 D．A、C兩位置經(jīng)過檢測頭時，線圈中感應電流方向相反 解析：選AD　A、B、C三位置處于磁性過渡區(qū)，經(jīng)過檢測頭時，引起線圈中磁通量變化，有感應電流產(chǎn)生，A對，B錯。A、C兩位置磁性變化規(guī)律不同，經(jīng)過檢測頭時引起線圈中磁通量變化情況相反，感應電流方向相反，C錯，D對。 10.兩根互相平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中，在導軌上導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時，下列說法正確的是(　　) A．CD內(nèi)有電流通過，方向是D→C B．CD向左運動 C．磁場對CD作用力向左 D．磁場對AB作用力向左 解析：選AD　AB在外力F作用下向右做切割磁感線運動，根據(jù)右手定則判斷可知電流的方向是B→A，AB起著電源作用，電流從A端流出，回路的電流方向是B→A→D→C→B，所以A是正確的。由左手定則可知D是正確的。 11.如圖所示，導線框MNQP近旁有一個跟它在同一豎直平面內(nèi)的矩形線圈abcd，下列說法正確的是(　　) A．當電阻變大時，abcd中有感應電流 B．當電阻變小時，abcd中無感應電流 C．電阻不變，將abcd在其原來所在的平面內(nèi)向PQ靠近時，其中有感應電流 D．電阻不變，將abcd在其原來所在的平面內(nèi)遠離PQ時，其中有感應電流 解析：選ACD　當電阻變化或abcd靠近、遠離PQ時，穿過abcd的磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應電流。 三、非選擇題 12.如圖所示，在兩根平行長直導線M、N中，通以同方向同大小的電流，導線框abcd和兩導線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導線垂直的方向，自右向左在兩導線間勻速運動，在移動過程中，線框中感應電流方向是怎樣的？ 解析：如圖所示，線框在兩電流中線OO′的右側時，穿過線框的合磁通量垂直紙面向外，線框左移，磁通量變小，為阻礙這個方向的磁通量減小，感應電流的磁場方向也垂直紙面向外，所以感應電流的方向就是abcd。當線框跨越兩電流中線OO′時，線框的合磁通量由垂直紙面向外變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶铮液洗磐吭黾?，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，即垂直紙面向外，所以感應電流的方向還是abcd。 答案：始終是abcd 13．在“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中，首先按圖甲接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系；當閉合開關S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央。然后按圖乙所示，將電流表與副線圈B連成一個閉合回路，將原線圈A、電池、滑動變阻器和開關S串聯(lián)成另一個閉合電路。 (1)S閉合后，將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中，電流表的指針將如何偏轉？ (2)螺線管A放在B中不動時，指針如何偏轉？ (3)螺線管A放在B中不動，將滑動變阻器的滑片P向左滑動時，電流表指針將如何偏轉？ (4)螺線管A放在B中不動，突然斷開S，電流表指針將如何偏轉？ 解析：根據(jù)題圖甲知：當閉合開關S時，電流表指針左偏。 (1)S閉合后，螺線管A中有電流通過，產(chǎn)生磁場，插入螺線管B的過程中，螺線管B的磁通量變大，螺線管B中感應電流的磁場會阻礙原磁場的變大，產(chǎn)生與題圖甲中方向相反的電流，指針向右偏。 (2)螺線管A放在B中不動時，磁通量不發(fā)生變化，指針不偏轉。 (3)滑動變阻器的滑片向左滑動時，電流變大，磁場變強，磁通量變大，B中產(chǎn)生與題圖甲中方向相反的電流，指針向右偏。 (4)突然斷開開關S，電流減小，磁場減弱，磁通量變小，B中產(chǎn)生與題圖甲中方向相同的電流，指針向左偏。 答案：(1)向右偏轉　(2)不偏轉　(3)向右偏轉　(4)向左偏轉