高中物理人教大纲版第二册：16.3 楞次定律─感应电流的方向（备课资料）.docVIP

●备课资料 1.楞次 楞次(1804~1865年)1804年2月24日诞生于爱沙尼亚.16岁以优异成绩考入家乡的道帕特大学.1828年被挑选为俄国圣彼得堡科学院的初级科学助理,1830年被选为圣彼得堡学院通讯院士,1834年选为院士.曾长期担任圣彼得堡大学物理数学系主任,后来由教授会选为第一任校长. 楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳—楞次定律. 1833年,楞次在圣彼得堡科学院宣读了他的题为“关于用电动力学方法决定感生电流方向”的论文，提出了楞次定律.亥姆霍兹证明楞次定律是电磁现象的能量守恒定律. 在电热方面,1843年楞次在不知道焦耳发现电流热作用定律(1841年)的情况下,独立地发现了这一定律.他用改善实验方法和改用酒精作传热介质,提高了实验的精度. 1831年,楞次基于感应电流的瞬时和类冲击效应,利用冲击法对电磁现象进行了定量研究,确定了线圈中的感应电动势等于每匝线圈中电动势之和,而与所用导线的粗细和种类无关;1838年,楞次还研究了电动机与发电机的转换性,用楞次定律解释了其转换原理；1844年,楞次在研究任意个电动势和电阻的并联时,得出了分路电流的定律,比基尔霍夫发表更普遍的电路定律早了4年. 1865年冬,楞次在意大利罗马中风去世. 2.楞次定律的意义 (1)楞次定律的几种表述 感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 在磁铁与线圈相对运动产生感应电流的情况下,感应电流的效果总是阻碍它们间的相对运动. (2)楞次定律的意义 ①楞次定律的意义 楞次定律的深刻意义在于它是普遍的能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现.根据能量守恒和转化定律,能量不可能无中生有,感应电流的电能只能从其他形式的能量转化而来.下表列出了一些常见的转化. 引起磁通量变化的基本方式 能量转化 磁铁或线圈运动 机械能→电能 闭合电路中部分导体切割磁感线运动 机械能→电能 另一个线圈中电流变化 电能→磁场能→电能 线圈中电流变化 电能磁场能 自感现象是属于特殊的电磁感应现象,也遵循楞次定律.自感电动势的作用总是阻碍导体中原来电流的变化,它是能量守恒和转化定律的必然结果. ②楞次定律的推广含义 楞次定律主要强调感应电流的方向总是使自己的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化.但在某些问题中并不要求具体确定感应电流的方向,而只需要定性判明感应电流所引起的机械效果等,这时引起感应电流的原因、磁通量变化和感应电流的效果不宜局限于楞次定律本身所述. 在对楞次定律的意义,即能量的转化和守恒定律理解的基础上,可通过具体的不同问题对楞次定律的原因和效果进行延伸和发展,即“原因”既可指磁通量变化,也可指引起磁通量变化的相对运动、回路形变和导体中电流的变化等.“效果”既可理解为感应电流所激发的磁场,也可理解为因感应电流出现而引起的机械运动等等,此时可以将楞次定律的含义推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因.简称效果阻碍原因. 应用推广含义分析解决某些问题比用楞次定律本身要快,要方便得多. 3.磁流体发电 你相信吗？儿子已经出生，可父亲却还在娘胎里呢.科学史告诉我们，当电动机出现在科学实验室里的时候，发电机这个词却还没人听说过呢！那时提供电源的是一堆堆伏打电池. 最早研究电流磁效应的那些实验装置，都可以看成是原始的电动机，人们用这些东西来测量电流对磁场产生的影响.但反过来，变化的磁场会不会产生电流呢？直到1831年，英国科学家法拉第用一根磁棒插入线圈，使与线圈相连的电流表发生了指针偏转时，他才认识到，他已经用实验证明了磁感应电流的存在.于是，他向英国皇家学会递交了一篇论文.法拉第写道：“如果有一个导体，在磁场中间运动，就会产生感应电流”.那时的人们还无法把这个发现和未来的大规模发电联系起来，有人问法拉第：“这个玩艺儿有什么用处呢？”对未来也是一样迷茫的法拉第也只好含糊地说：“谁知道新生的婴儿将来会做什么呢？”35年后，在这个伟大定律的指引下，人们造出了大型的发电机，婴儿长成了巨人，她推动人类进入了电气时代.那时，人们把切割磁感线的导体仅仅局限于金属导体，多少年都是用巨大的金属线圈.其实，法拉第本人也觉得在磁场中间运动的不一定是固体导体.流动的导体也应该一样可以完成切割磁场发电的任务.水是导电的，法拉第为此曾傻乎乎地带着磁铁跑到英国的泰晤士河去做了一次河水实验.后来，又有人设想用地中海海峡的潮流去切割大地磁场来发电.这个算得上人类最大胆、最有想象力的实验和法拉第本人在河边上的异想天开当然都失败了.这种用流动的导体代替金属导体的发电方法叫做磁流体发电. 过去人们认为传统的发电设计是完美无缺的.首先，人们把化石燃料经过燃烧变成热能，热气在涡轮机中推动上下运动的连杆，曲轴转成了机械能，发电机