2013版高中物理全程复习方略配套课件(鲁科版·福建)：9.1电磁感应现象 楞次定律.docxVIP

9.1电磁感应现象楞次定律

电磁感应现象是电磁学中的重要内容，它揭示了磁场与电场之间的内在联系。1831年，英国物理学家法拉第通过实验发现，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，这一现象被称为电磁感应现象。电磁感应现象的发现不仅奠定了电磁学理论的基础，也为现代电力工业的发展提供了理论依据。

楞次定律是判断感应电流方向的重要规律，由俄国物理学家楞次于1834年提出。该定律指出：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，它为我们理解和分析电磁感应问题提供了重要的理论工具。

本节内容将从电磁感应现象的发现历程、实验现象分析、楞次定律的物理意义以及应用实例等方面进行系统阐述，帮助学生深入理解电磁感应现象的本质和楞次定律的应用方法，为后续学习电磁感应定律和电磁感应现象的应用奠定坚实基础。

一、电磁感应现象的发现历程

电磁感应现象的发现并非偶然，而是建立在19世纪初电磁学研究的基础之上。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的联系。这一发现激发了科学界对电磁现象的深入研究，许多科学家开始思考：既然电流能够产生磁场，那么磁场是否也能产生电流呢？

法拉第在奥斯特发现的启发下，开始了对电磁感应现象的探索。他进行了大量实验，包括将磁铁插入或拔出线圈、改变线圈中的电流强度、移动线圈与磁铁的相对位置等。经过近十年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日观察到了电磁感应现象：当磁铁相对于线圈运动时，线圈中会产生电流。这一发现标志着电磁学研究的重大突破，为电磁场理论的建立奠定了基础。

法拉第的实验表明，产生感应电流的关键在于磁通量的变化。无论是磁铁与线圈的相对运动，还是电流强度的变化，只要能够引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电动势。这一发现不仅具有重要的理论意义，也为后来的发电机、变压器等电气设备的发明提供了理论依据。

二、电磁感应现象的实验分析

实验一：磁铁与线圈的相对运动

将条形磁铁的N极插入线圈，观察电流计指针的偏转方向；再将磁铁从线圈中拔出，观察指针偏转方向的变化。实验发现，当磁铁插入线圈时，电流计指针向一个方向偏转；当磁铁拔出线圈时，指针向相反方向偏转。这表明感应电流的方向与磁通量的变化方向有关。

实验二：改变线圈中的电流强度

将两个线圈套在同一铁芯上，其中一个线圈连接电源，另一个线圈连接电流计。当接通或断开电源时，或改变原线圈中的电流强度时，副线圈中会产生感应电流。这说明不仅磁铁可以产生感应电流，变化的电流也可以通过其变化的磁场产生感应电流。

实验三：导体在磁场中运动

将直导线放在U形磁铁的磁场中，当导线在磁场中做切割磁感线运动时，导线两端会产生感应电动势。如果导线构成闭合回路，则回路中会产生感应电流。这表明导体在磁场中运动时，只要切割磁感线，就会产生感应电动势。

三、楞次定律的物理意义与应用

楞次定律作为判断感应电流方向的基本规律，其物理意义深刻而丰富。从能量守恒的角度来看，楞次定律体现了电磁感应现象中能量转换的普遍规律。当磁通量发生变化时，感应电流产生的磁场总是阻碍这种变化，这种阻碍作用实际上是将其他形式的能量转化为电能的过程。例如，当磁铁插入线圈时，需要克服感应电流磁场的阻碍做功，这部分功就转化为感应电流的电能。

1.确定原磁场方向：判断引起感应电流的原磁场方向。

2.分析磁通量变化：确定穿过回路的磁通量是增加还是减少。

3.应用楞次定律：根据阻碍变化的原则，确定感应电流产生的磁场方向。

4.判断感应电流方向：利用右手螺旋定则，由感应电流的磁场方向确定感应电流的方向。

楞次定律在工程技术领域有着重要应用。在发电机中，感应电流的方向遵循楞次定律，确保了机械能向电能的持续转换；在变压器中，楞次定律决定了副线圈中感应电动势的方向，实现了电能的有效传输；在电磁制动装置中，楞次定律产生的阻碍作用被用来实现快速制动，提高了设备的安全性和可靠性。

四、典型例题分析与解题技巧

为了更好地掌握电磁感应现象和楞次定律的应用，下面通过典型例题进行分析：

例题1：如图所示，一个矩形线圈从磁场外垂直进入匀强磁场，穿过磁场后又从另一侧穿出。试分析线圈进入、在磁场中运动和穿出磁场三个阶段中感应电流的方向。

分析：根据楞次定律，当线圈进入磁场时，磁通量增加，感应电流产生的磁场应阻碍这种增加，因此感应电流方向为逆时针方向；当线圈完全进入磁场后，磁通量不变，无感应电流；当线圈穿出磁场时，磁通量减少，感应电流产生的磁场应阻碍这种减少，因此感应电流方向为顺时针方向。

解题技巧：

1.明确研究对象：确定产生感应电流的闭合回路。

2.分析磁通量变化：判断磁通量是增加还是减少。

3.应用楞次定律：根