2020_2021学年新教材高中物理第2章电磁感应及其应用1.2楞次定律课件鲁科版选择性必修第二册202106262116.ppt
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1、第2课时楞 次 定 律一、楞次定律一、楞次定律1.1.楞次定律的基本内涵:楞次定律的基本内涵:(1)(1)磁通量的角度:感应电流的磁通量的角度:感应电流的_总要总要_引起感应电流的磁通量的引起感应电流的磁通量的_。(2)(2)相对运动的角度:当磁铁的下端相对运动的角度:当磁铁的下端N N极靠近导体线圈的上端时,感应电流产极靠近导体线圈的上端时,感应电流产生的磁场使线圈的上端也为生的磁场使线圈的上端也为N N极,因为极,因为_,所以阻碍磁铁的,所以阻碍磁铁的向下运动;而当磁铁的下端向下运动;而当磁铁的下端N N极远离线圈时,感应电流激发的磁场使线圈的上极远离线圈时,感应电流激发的磁场使线圈的上端
2、为端为S S极,根据极,根据_,所以阻碍磁铁向上运动。,所以阻碍磁铁向上运动。必备知识必备知识素养奠基素养奠基磁场磁场阻碍阻碍变化变化同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引(3)(3)能量的角度:把磁铁移近线圈时,外力要克服磁铁和线圈之间的能量的角度:把磁铁移近线圈时,外力要克服磁铁和线圈之间的_做做功,是外界其他形式的能转化成功,是外界其他形式的能转化成_;当磁铁离开线圈时,外界要克服磁铁;当磁铁离开线圈时,外界要克服磁铁与线圈之间的与线圈之间的_做功,也使外界其他形式的能转化成做功,也使外界其他形式的能转化成_,但总能量,但总能量_。排斥力排斥力电能电能吸引力吸引
3、力电能电能守恒守恒2.2.楞次定律的应用:楞次定律的应用:判断下列情境中感应电流的方向:判断下列情境中感应电流的方向:(1)(1)当当ABAB棒向右运动的过程中棒向右运动的过程中(灯泡处在磁场边界不动灯泡处在磁场边界不动),闭合回路中感应电流,闭合回路中感应电流的方向是的方向是_。B B(2)(2)闭合线圈处于磁场中,如图甲所示,当磁场随时间均匀增加时闭合线圈处于磁场中,如图甲所示,当磁场随时间均匀增加时(如图乙所如图乙所示示),线圈产生的感应电流的方向是,线圈产生的感应电流的方向是_。(均选填:均选填:A.A.顺时针顺时针B.B.逆时针逆时针)B B二、右手定则二、右手定则1.1.基本内涵:
4、伸开右手,让基本内涵:伸开右手,让_与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面内,让内,让_垂直穿过手心,使拇指指向垂直穿过手心,使拇指指向_的方向,其余四指所指的的方向,其余四指所指的方向就是方向就是_的方向。的方向。2.2.适用条件:磁通量的变化是由适用条件:磁通量的变化是由_引起。引起。3.3.与楞次定律的关系:是楞次定律在与楞次定律的关系:是楞次定律在_这种特殊情况下的应用。这种特殊情况下的应用。拇指拇指磁感线磁感线导体运动导体运动感应电流感应电流导体切割磁感线导体切割磁感线导体切割磁感线导体切割磁感线关键能力关键能力素养形成素养形成一楞次定律的理解和
5、应用一楞次定律的理解和应用1.1.楞次定律的理解:楞次定律的理解:(1)(1)各物理量之间的关系:各物理量之间的关系:(2)“(2)“阻碍阻碍”不是阻止,而是延缓这种变化不是阻止,而是延缓这种变化 。(3)“(3)“阻碍阻碍”的不是磁场强度,也不是磁通量,而是阻碍穿过闭合回路的磁通量的不是磁场强度,也不是磁通量,而是阻碍穿过闭合回路的磁通量变化。变化。(4)(4)由于由于“阻碍阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化。作用才导致了电磁感应中的能量转化。2.2.楞次定律推论的应用:楞次定律推论的应用:内容内容例例证证阻碍原磁通量阻碍原磁通量变变化化“增反减同增反减同”阻碍相阻碍相对对运运动动“来拒
6、去留来拒去留”内容内容例例证证阻碍原磁通量阻碍原磁通量变变化化“增增缩缩减减扩扩”【思考思考讨论讨论】法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有A A、B B两个线圈,两个线圈,当当A A线圈电路中的开关闭合的瞬间。线圈电路中的开关闭合的瞬间。(1)(1)楞次定律直接判断出的是线圈楞次定律直接判断出的是线圈B B中哪个物理量的方向?中哪个物理量的方向?(物理观念物理观念)提示:提示:线圈线圈B B中感应电流的磁场,方向向上。中感应电流的磁场,方向向上。(2)(2)怎样判断出线圈怎样判断出线圈B B中感应电流的方向?中感应电流的方
7、向?(物理观念物理观念)提示:提示:先用楞次定律判断感应电流的磁场,再用安培定则判断感应电流的方向,先用楞次定律判断感应电流的磁场,再用安培定则判断感应电流的方向,从从b b到到a a。【典例示范典例示范】通电直导线与矩形线圈在同一平面内通电直导线与矩形线圈在同一平面内,当,当线圈远离导线线圈远离导线时,判断线圈中感应时,判断线圈中感应电流的方向。电流的方向。【审题关键审题关键】序号序号信息提取信息提取矩形矩形线线圈圈处处在垂直于在垂直于纸纸面向里的磁面向里的磁场场矩形矩形线线圈内磁通量逐圈内磁通量逐渐渐减小减小【解析解析】矩形线圈所处的原磁场的方向垂直于纸面向里,当线圈远离导线时,矩形线圈所
8、处的原磁场的方向垂直于纸面向里,当线圈远离导线时,线圈内部磁通量逐渐减小,根据楞次定律,增反减同,所以感应电流的磁场方线圈内部磁通量逐渐减小,根据楞次定律,增反减同,所以感应电流的磁场方向也垂直于纸面向里。再根据安培定则,得到线圈的感应电流是顺时针方向。向也垂直于纸面向里。再根据安培定则,得到线圈的感应电流是顺时针方向。答案:答案:顺时针方向顺时针方向【规律方法规律方法】应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤(1)(1)明确穿过闭合电路原磁场的方向。明确穿过闭合电路原磁场的方向。(2)(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。明确穿过闭合电路的磁通量是
9、增加还是减少。(3)(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。(4)(4)利用安培定则确定感应电流的方向。利用安培定则确定感应电流的方向。【母题追问母题追问】1.1.在在【典例示范典例示范】情境中,当线框由左向右匀速通过直导线时情境中,当线框由左向右匀速通过直导线时(如图所示如图所示),线,线框中感应电流的方向是框中感应电流的方向是()A.A.先先abcdabcd,后,后dcbadcba,再,再abcdabcdB.B.先先abcdabcd,后,后dcbadcbaC.C.始终始终dcbadcbaD.D.先先dcbadcba,后,后abcdabcd,再,再dcb
10、adcba【解析解析】选选D D。由安培定则得,载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的。由安培定则得,载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向里,当线框向导线靠近时,方向为垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向里,当线框向导线靠近时,则穿过线框的磁通量变大,根据楞次定律,可知:感应电流方向为则穿过线框的磁通量变大,根据楞次定律,可知:感应电流方向为dcbadcba;当线;当线框越过导线时到线框中心轴与导线重合,穿过线框的磁通量变小,则感应电流框越过导线时到线框中心轴与导线重合,穿过线框的磁通量变小,则感应电流方向为方向为abcdabcd;当继续
11、向右运动时,穿过磁通量变大,由楞次定律可知,感应电;当继续向右运动时,穿过磁通量变大,由楞次定律可知,感应电流方向为:流方向为:abcdabcd;当远离导线时,由楞次定律可知,感应电流方向为:;当远离导线时,由楞次定律可知,感应电流方向为:dcbadcba;故故D D正确,正确,A A、B B、C C错误。错误。2.2.在在【典例示范典例示范】情境中,线框所受到的外力方向应指向哪一侧?请分别从相情境中,线框所受到的外力方向应指向哪一侧?请分别从相对运动和能量转化与守恒两个角度进行解释。对运动和能量转化与守恒两个角度进行解释。【解析解析】从相对运动角度分析,线框向右运动时,根据楞次定律,来拒去留
12、,从相对运动角度分析,线框向右运动时,根据楞次定律,来拒去留,导线会阻碍线框的运动,为保证线框能向右运动,则受到的外力方向应指向右导线会阻碍线框的运动,为保证线框能向右运动,则受到的外力方向应指向右侧。从能量转化和守恒角度分析,线框内有感应电流产生,则必须有其他外力侧。从能量转化和守恒角度分析,线框内有感应电流产生,则必须有其他外力对线框做正功,并转化为线框的电能,所以受到的外力应指向右侧。对线框做正功,并转化为线框的电能,所以受到的外力应指向右侧。答案:答案:见解析见解析【补偿训练补偿训练】1.1.如图所示,水平绝缘的桌面上放置一个金属环,现有一个竖直的条形磁铁从如图所示,水平绝缘的桌面上放
13、置一个金属环,现有一个竖直的条形磁铁从圆环左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方,在此过程中圆环左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方,在此过程中()A.A.圆环一定向右运动圆环一定向右运动B.B.圆环中的感应电流方向不变圆环中的感应电流方向不变C.C.圆环受到的摩擦力方向不变圆环受到的摩擦力方向不变D.D.圆环对桌面的压力先减小后增大圆环对桌面的压力先减小后增大【解析解析】选选C C。当磁铁向右运动时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律的第二种描述。当磁铁向右运动时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律的第二种描述“来拒去留来拒去留”可知,圆环有向下和向右的趋势,但不知道是否受到水平面
14、的摩擦力,可知,圆环有向下和向右的趋势,但不知道是否受到水平面的摩擦力,所以金属环不一定运动,故所以金属环不一定运动,故A A错误;当磁铁向右运动时,圆环中的磁通量向上增大,根错误;当磁铁向右运动时,圆环中的磁通量向上增大,根据楞次定律圆环中产生顺时针方向的感应电流;而磁铁远离圆环时,圆环中向上的磁据楞次定律圆环中产生顺时针方向的感应电流;而磁铁远离圆环时,圆环中向上的磁通量减小,感应电流沿逆时针方向,故圆环中的感应电流方向改变,故通量减小,感应电流沿逆时针方向,故圆环中的感应电流方向改变,故B B错误;当磁铁错误;当磁铁向右运动靠近环时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律的第二种描述向右运动靠
15、近环时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律的第二种描述“来拒去留来拒去留”可知,圆环有向下和向右的趋势,安培力合力斜向右下方;而磁铁远离圆环时,圆环可知,圆环有向下和向右的趋势,安培力合力斜向右下方;而磁铁远离圆环时,圆环有向右和向上的运动趋势,安培力合力斜向右上方,可知环有向右运动的趋势,可能有向右和向上的运动趋势,安培力合力斜向右上方,可知环有向右运动的趋势,可能向右运动,受到的摩擦力的方向一定始终向左,方向不变,同时环对桌面的压力先增向右运动,受到的摩擦力的方向一定始终向左,方向不变,同时环对桌面的压力先增大后减小,故大后减小,故C C正确,正确,D D错误。错误。2.2.如图所示,在磁感
16、应强度大小为如图所示,在磁感应强度大小为B B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m m、阻值为、阻值为R R的闭合矩形金属线框的闭合矩形金属线框abcdabcd用绝缘轻质细杆悬挂在用绝缘轻质细杆悬挂在O O点,并可绕点,并可绕O O点摆点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向细杆和金属框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是是()A.abcdA.abcdB.dcbad
17、B.dcbadC.C.先是先是dcbaddcbad,后是,后是abcdaabcdaD.D.先是先是abcdaabcda,后是,后是dcbaddcbad【解析解析】选选B B。由楞次定律,一开始磁通量减小,后来磁通量增大,由。由楞次定律,一开始磁通量减小,后来磁通量增大,由“增反减增反减同同”可知电流方向是可知电流方向是dcbaddcbad。二楞次定律、右手定则、左手定则的对比二楞次定律、右手定则、左手定则的对比1.1.楞次定律与右手定则的比较楞次定律与右手定则的比较楞次定律楞次定律右手定右手定则则区区别别研究研究对对象象整个整个闭闭合回路合回路闭闭合回路的一部分,即做合回路的一部分,即做切割磁
18、感切割磁感线线运运动动的的导导体体适用适用范范围围各种各种电电磁感磁感应现应现象象只适用于只适用于导导体在磁体在磁场场中做中做切割磁感切割磁感线线运运动动的情况的情况应应用用用于磁感用于磁感应应强强度度B B随随时间时间变变化而化而产产生的生的电电磁感磁感应应现现象象较较方便方便用于用于导导体切割磁感体切割磁感线产线产生生的的电电磁感磁感应现应现象象较较方便方便联联系系右手定右手定则则是楞次定律的特例是楞次定律的特例2.2.左手定则与右手定则的对比左手定则与右手定则的对比(1)(1)左手定则是用来判断电流受到磁场力的方向。左手定则是用来判断电流受到磁场力的方向。(2)(2)右手定则是用来判断导
19、体切割磁感线时产生的感应电流的方向。右手定则是用来判断导体切割磁感线时产生的感应电流的方向。【思考思考讨论讨论】ABAB棒分别以下列情境运动。根据楞次定律可以判断出感应电流的方向,如图所棒分别以下列情境运动。根据楞次定律可以判断出感应电流的方向,如图所示。示。(1)(1)若用右手,如何表示产生感应电流的磁场方向、导线运动方向、感应电流的若用右手,如何表示产生感应电流的磁场方向、导线运动方向、感应电流的方向三者之间的关系?方向三者之间的关系?(科学探究科学探究)提示:提示:磁场垂直穿过手心,大拇指指向导体棒运动的方向,四指的指向便是感磁场垂直穿过手心,大拇指指向导体棒运动的方向,四指的指向便是感
20、应电流的方向。三者两两垂直。应电流的方向。三者两两垂直。(2)(2)利用右手来判断感应电流方向的优点是什么?利用右手来判断感应电流方向的优点是什么?(科学探究科学探究)提示:提示:不用再判断感应电流的磁场方向,就可以得到感应电流的方向。不用再判断感应电流的磁场方向,就可以得到感应电流的方向。【典例示范典例示范】如图光滑水平导轨上有如图光滑水平导轨上有MNMN、ABAB两个金属杆,当用外力两个金属杆,当用外力F F拉动金属杆拉动金属杆ABAB时,时,MNMN如何如何运动?运动?【解题探究解题探究】(1)MN(1)MN的运动是由什么原因导致的?的运动是由什么原因导致的?提示:提示:MNMN中的电流
21、在磁场中受力。中的电流在磁场中受力。(2)MN(2)MN中的电流是由什么原因产生的?中的电流是由什么原因产生的?提示:提示:ABAB棒切割磁感线产生的感应电流。棒切割磁感线产生的感应电流。【解析解析】由于由于ABAB金属杆在外力金属杆在外力F F的作用下向右做切割磁感线运动,根据右手定则,的作用下向右做切割磁感线运动,根据右手定则,ABAB金属杆上感应电流的方向从金属杆上感应电流的方向从B B到到A A,所以金属杆,所以金属杆MNMN上的电流方向从上的电流方向从M M到到N N。再根。再根据左手定则,据左手定则,MNMN受到的安培力的方向向右,所以当用外力受到的安培力的方向向右,所以当用外力F
22、 F拉动金属杆拉动金属杆ABAB时,时,MNMN将开始向右运动。将开始向右运动。答案:答案:MNMN将开始向右运动将开始向右运动【母题追问母题追问】1.1.在在【典例示范典例示范】的情境中,的情境中,MNMN金属杆受安培力起什么作用?金属杆受安培力起什么作用?ABAB金属杆受安培金属杆受安培力吗?起什么作用?力吗?起什么作用?【解析解析】MNMN金属杆所受的安培力对金属杆所受的安培力对MNMN起动力的作用。起动力的作用。ABAB金属杆也受安培力的作金属杆也受安培力的作用,根据左手定则,方向向左,阻碍用,根据左手定则,方向向左,阻碍ABAB金属杆的运动。金属杆的运动。答案:答案:见解析见解析2.
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- 2020 _2021 学年 新教材 高中物理 电磁感应 及其 应用 1.2 楞次定律 课件 鲁科版 选择性 必修 第二 202106262116
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