高中物理 4.3《楞次定律》學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、三、楞次定律－判斷感應(yīng)電流的方向［要點導(dǎo)學(xué)］1.這一節(jié)學(xué)習(xí)楞次定律，用來判斷感應(yīng)電流的方向。這部分知識與法拉第電磁感應(yīng)定律一起組成了本章的兩大重要內(nèi)容。學(xué)習(xí)中應(yīng)該特別重視。2.感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要，這就是楞次定律。3.理解楞次定律的關(guān)鍵是阻礙兩個字。要全面地理解阻礙的意義——當(dāng)磁通量增大時感應(yīng)電流的磁場就阻礙磁通量的增加；當(dāng)磁通量減少時感應(yīng)電流的磁場就阻礙磁通量的減少；當(dāng)磁體靠近線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流時感應(yīng)電流的磁場就阻礙磁體的靠近；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流時感應(yīng)電流的磁場就阻礙磁體的遠(yuǎn)離。特

2、別注意：阻礙不是阻止，阻礙的意思可以用“克強(qiáng)助弱”、“減同增反”、“去則吸引”、“來則排斥”形象描述。4.從磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總要，從導(dǎo)體與磁場的相對運動的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總要。5.如果感應(yīng)電流做了功，就一定有其它形式的能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能。當(dāng)我們手持磁鐵插入閉合線圈時，感應(yīng)電流的磁場阻礙磁鐵插入，我們必須克服阻力做功，這一過程中生物能轉(zhuǎn)化為電能。楞次定律實際上是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的必然結(jié)果。所以用能量的轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象是一種很重要的方法。［范例精析］例1用圖4-

3、3-1所示的裝置來驗證“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”。該裝置的電原理圖見圖4-3-2，已經(jīng)判明電流表的指針是電流從左接線柱流入則向左偏，電流從右接線柱流入則向右偏。設(shè)計一個表格，把開關(guān)閉合、開關(guān)斷開、滑動變阻器電阻變化產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種情況列入表格中，并且在表格中比較原磁場的變化與感應(yīng)電流的磁場的方向進(jìn)行比較。解析表格要列入的情況有四種：開關(guān)閉合、開關(guān)斷開、變阻器電阻變大和滑動變阻器電阻變小。所以表格應(yīng)該有五行。為了比較A線圈中磁場的方向、A線圈中磁場的變化、感應(yīng)電流的方向、B線圈中磁場的方

4、向，最終驗證B線圈中磁場方向是否阻礙A線圈中磁場的變化，表格應(yīng)該有六列。電路的情況A線圈的磁場方向和變化B線圈中磁場的變化電流表指針偏轉(zhuǎn)方向感應(yīng)電流的磁場方向感應(yīng)電流的磁場的作用開關(guān)閉合向下、增大向下、增大向右向上阻礙Φ增大開關(guān)斷開向下、減小向下、減小向左向下阻礙Φ減少電阻變大向下、減小向下、減小向左向下阻礙Φ減少電阻變小向下、增大向下、增大向右向上阻礙Φ增大拓展開關(guān)閉合后，把A線圈拔出或者插入也能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種情況等效于條形磁鐵拔出或者插入B線圈。表格中就不再列入。細(xì)心的同學(xué)一定能夠發(fā)現(xiàn)，開關(guān)閉合后，A線

5、圈相當(dāng)于一個N極朝下的條形磁鐵，開關(guān)閉合瞬時和電阻變小時，都相當(dāng)于條形磁鐵向下插入B線圈；開關(guān)斷開瞬時和電阻變大時，都相當(dāng)于條形磁鐵向上離開B線圈。所以某些由于電流變化引起的感應(yīng)電流方向和判斷也可以轉(zhuǎn)化為相對運動的問題來判斷。例2一均勻的扁平條形磁鐵與一圓形線圈同在一個平面內(nèi)，磁鐵中央與圓心O重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到一方向如圖4-3-3所示的感生電流I，磁鐵的運動方式為（）A.N極向紙內(nèi)，S極向紙外使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動B.N極向紙外，S極向紙內(nèi)，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動C.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內(nèi)作平

6、動D.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙外作平動E.使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點沿順時針方向轉(zhuǎn)動F.使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點沿逆時針方向轉(zhuǎn)動解析：由圖可知感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生的磁感線為“點”，原磁場的變化有兩種可能：一是“點”在減少；二是“叉”在增大。N極向紙內(nèi)，S極向紙外使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動時線圈中的“叉”在增大，所以選項A正確，B錯誤。使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內(nèi)或向紙外作平動時線圈中的磁通量都不變，所以選項C和D錯誤。使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點沿順時針方向轉(zhuǎn)動或逆時針方向轉(zhuǎn)動時線圈中的磁通量都不變，所以選項E和F

7、錯誤。本題正確答案是A。拓展：從楞次定律的角度來看，這道高考題屬于逆向命題。在已知感應(yīng)電流的方向的情景下要求考生判斷原磁場的變化情況。這種問題一般有兩種情況，但這道高考題雖然提供了六個選項卻只有一個選項是正確的，這就要求學(xué)生有扎實的基礎(chǔ)知識。例3如圖4-3-4，有一固定的超導(dǎo)體圓環(huán)，在其右側(cè)放著一條形磁鐵，此時圓環(huán)中沒有電流。當(dāng)把磁鐵向右移走時，由于產(chǎn)生電磁感應(yīng)，在超導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生一定的電流（）A.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流很快消失B.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流繼續(xù)維持C.這電

8、流方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流很快消失D.這電流方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流繼續(xù)維持解析：因超導(dǎo)線圈無電阻，所以感應(yīng)電流不會消失。磁鐵移走時感應(yīng)電流的磁場要阻礙磁鐵移走,所以會產(chǎn)生一個S極來吸引磁鐵的N極，因此感應(yīng)電流的方向與圖示的方向相反。正確答案為D。拓展：作為一道考查楞次定律的題目這道高考題并不難，但是這道高考題以超導(dǎo)線圈這一高科技產(chǎn)品作