【教案】沪科版高中物理选修（3-2）第1章第2节《探究感应电流的方向》学案.docVIP

学案2　探究感应电流的方向 [学习目标定位] 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为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向． 1．安培定则(适用于直导线)：用右手握住通电直导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向． 2．安培定则(适用于环形电流及通电螺线管)：用右手握住导线，让弯曲的四指所指的方向跟环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向． 一、探究感应电流的方向 1．当闭合电路中原磁场的磁通量增大时，感应电流的磁场 跟原磁场方向相反，阻碍原磁场磁通量的增加． 2．当闭合电路中原磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍原磁场磁通量的减小． 二、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． 三、电磁感应中的能量转化 1．感应电流的磁场总要阻碍磁铁相对铝环的运动，产生电磁感应的过程，是外力克服磁场力做功的过程．通过外力做功，磁铁运动的机械能转化为铝环的电能． 2．右手定则：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. 一、探究感应电流的方向 [问题设计] 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？ 答案　移近时，铝环被排斥；远离时，铝环被吸引． (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　磁铁相对铝环运动的过程中，穿过铝环的磁通量发生了变化，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？远离时情况如何？ 答案　移近时磁通量增加；远离时磁通量减少． (2)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　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． [要点提炼] 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)谁起阻碍作用——感应电流的磁场． (2)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． (3)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同，“阻碍”不是感应电流的磁场与原磁场的方向相反，而是“增反减同”． (4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少，只是延缓了原磁场的磁通量的变化． 3．从相对运动的角度看，感应电流的效果总是阻碍相对运动(来拒去留)． [延伸思考]　电磁感应过程中有电能变化，该电能是否凭空增加？从能量守恒的角度如何解释？ 答案　从能量守恒的角度来看，感应电流的磁场总是在阻碍着它自己的产生，为了维持感应电流，就必须克服这个阻碍作用做功，使其他形式能量转化成电能，这就是感应电流能量的来源． 二、楞次定律的应用 [问题设计] 在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，如图3所示．当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向． 请从解答此题的实践中，总结出用楞次定律判定感应电流方向的具图3 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． [要点提炼] 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． 三、右手定则 [问题设计] 如图4所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动． 图4 (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、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系) 答案　(1)感应电流的方向a→d→c→b→a. (2)可以用右手定则来判断． [要点提炼] 1．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． 2