1、第二章 电 磁 感 应1.楞 次 定 律第1课时 楞 次 定 律必备知识自主学习一、楞次定律及其应用1内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的_的变化。2应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：(1)明确所研究的闭合电路，判断_。(2)判断闭合电路内_的变化情况。(3)由楞次定律判断感应电流的_。(4)根据感应电流的磁场方向，由_定则判断出感应电流的方向。磁通量原磁场方向原磁场的磁通量磁场方向安培二、右手定则内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让_从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是_的方向。磁感线感应电流【易错
2、辨析】(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。()(2)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。()(3)感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。()(4)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。()(5)线圈不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。()关键能力合作学习知识点一 楞次定律的理解和应用1因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因。2“阻碍”的理解：问题结论谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍(原)磁场
3、的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响提醒：“阻碍”不是“阻止”。引起感应电流的磁场仍然变化了，是阻而未止。“阻碍”并不意味着“相反”，当磁通量减小时，“阻碍”意味着“相同”。3运用楞次定律判定感应电流方向的方法：【典例】(多选)某同学做了个有趣的实验，如图所示，水平面内有两根光滑平行金属导轨，上面放着两根金属棒 a、b(a、b 与导轨接触良
4、好，且不会离开导轨)。其上方附近有一条形磁铁，下列对实验现象的描述正确的是()A当条形磁铁N极朝下，向下运动时，a、b 将靠拢B当条形磁铁 N 极朝下，向下运动时，a、b 将分开C当条形磁铁S极朝下，向上运动时，a、b 将靠拢D当条形磁铁 S 极朝下，向上运动时，a、b 将分开【审题关键】序号解题依据信息提取在光滑金属导轨上金属棒不受摩擦力金属棒受力的方向就是运动方向原磁场方向向下，磁通量增加由楞次定律得，感应电流的磁场方向向上原磁场方向向上，磁通量减小由楞次定律得，感应电流的磁场方向向上【解析】选 A、D。当条形磁铁靠近导轨时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生
5、磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向内靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用。因此不论条形磁铁是 S 极还是 N极朝下，只要磁铁靠近，两棒就会靠近，A 正确，B 错误；当条形磁铁向上运动，远离导轨时，穿过导轨的磁通量减小，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量减小，故两棒向外分开，增大穿过的面积，从而起到阻碍磁通量减小的作用。因此不论条形磁铁是 S 极还是 N 极朝下，只要磁铁向上运动，两棒就会分开，C 错误，D 正确。1.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈 1 固定，另一较小的圆形线圈 2 从 1 的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行共轴，则线圈 2
6、 从正上方落至 1 的正下方过程中，从上往下看，线圈 2 中的感应电流为()A无感应电流B始终有顺时针方向的感应电流C先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流D先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流【解析】选 C。根据安培定则可知，线圈 1 在内部产生的磁场向上，线圈 2 从 1 的正上方落至 1 的正下方过程中，穿过线圈 2 向上的磁通量，先增加后减少。根据楞次定律，线圈 2 产生的磁场先向下后向上，再根据安培定则可知，线圈 2 上的感应电流先是顺时针方向，后是逆时针方向(从上往下看)，故选 C。2(2020江苏高考)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度 B1 和 B2 大小相等、方向相反。金
7、属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()A.同时增大 B1 减小 B2B同时减小 B1 增大 B2C同时以相同的变化率增大 B1 和 B2D同时以相同的变化率减小 B1 和 B2【解析】选 B。若产生顺时针方向的感应电流，则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或者向外的磁通量增多，A 错误，B 正确。同时以相同的变化率增大 B1 和 B2，或同时以相同的变化率减小B1 和 B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为 0，不会产生感应电流，C、D 错误。【加固训练】如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个
8、闭合螺线管，则电路中()A.始终有自 a 向 b 的感应电流流过电流表 GB始终有自 b 向 a 的感应电流流过电流表 GC先有 aGb 方向的感应电流，后有 bGa 方向的感应电流D将不会产生感应电流【解析】选 C。条形磁铁内部磁场的方向是从 S 极指向 N 极，可知条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管的过程中磁场的方向都是向右的，当条形磁铁进入螺线管的时候，闭合线圈中的磁通量增加；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出螺线管的过程中，感应电流的磁场分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有 aGb 方向的感应电流，后有 bGa方向的感应电流，
9、选项 C 正确，A、B、D 错误。知识点二 楞次定律、右手定则、左手定则的对比1楞次定律与右手定则的比较：楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况联系右手定则是楞次定律的特例提醒：当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，可以用右手定则判定感应电流的方向，也可以用楞次定律判定感应电流的方向。2右手定则、右手螺旋定则(安培定则)和左手定则的区别：(1)右手定则判断的是导体切割磁感线时产生的感应电动势方向与磁场方向、导体运动方向三者之间的关系，应用时右手呈伸直状。(2)右手螺旋定则(安培定则
10、)判断的是电流方向与它产生的磁场方向之间的关系，右手必须呈螺旋状，对直电流和环形电流大拇指和四指所代表的对象不一样。(3)左手定则判断的是磁场对电流的安培力方向或对带电粒子的洛伦兹力方向与磁场方向、电流或带电粒子运动方向之间的关系，应用时左手呈伸直状。【典例】如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是()A.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向B开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动C开关闭
11、合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动D开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向【解题探究】(1)螺线圈产生的磁场如何判定？提示：应用右手螺旋定则。(2)通电直导线的磁场如何判定？提示：应用右手螺旋定则。【解析】选 C。开关闭合保持一段时间后，左边螺线圈内的磁通量没有发生改变，直导线中没有感应电流，小磁针在右边螺线圈的磁场作用下，保持原来的南北方向，故 A、D 错误；如图(1)所示闭合开关瞬间右边线圈通电，根据右手螺旋定则知该电流产生磁场在线圈内的方向向右，闭合开关瞬间右边线圈的磁场从无到有，故通过左边线圈的磁通量增强，在左边线圈中有感
12、应电流产生。由楞次定律“增反减同”可知，左边线圈产生的感应磁场方向向左，根据右手螺旋定则可得左边线圈的电流方向如图(1)所示，则铁芯上方导线的电流方向为从南到北。根据右手螺旋定则知通电直导线上方的磁场方向为垂直纸面向里，则小磁针 N 极朝垂直纸面向里的方向转动，故 B 错误；如图(2)所示开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，左边线圈磁通量减小，由楞次定律“增反减同”得其感应磁场方向向右，由右手螺旋定则可得左边线圈的电流方向如图(2)，铁芯上方直导线中电流由北到南，根据右手螺旋定则知通电直导线上方的磁场方向为垂直纸面向外，则小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动，故 C 正确。1.如图所示，
13、匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒 ef 与导体环接触良好，当 ef向右匀速运动时()A圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B整个环中有顺时针方向的电流C整个环中有逆时针方向的电流D环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流【解析】选 D。导体 ef 切割磁感线产生感应电动势，圆环两侧组成外电路，所以环上有感应电流，故 A 错误；根据右手定则判断可知，ef 中产生的感应电流方向从 ef，则环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流，故 B、C 错误，D正确。2.如图所示，矩形线框 abcd 与长直导线在同一平面内，直导线中通有向上的恒定电流 I，当矩形线框从长直导线的
14、右侧运动到左侧的过程中线框内感应电流的方向为()A先 dcba，后一直 abcdB先 dcba，再 abcd，后 dcbaC先 abcd，后一直 dcbaD先 abcd，再 dcba，后 abcd【解析】选 D。由安培定则得，向上的恒定电流 I 在导线左边产生的磁场垂直纸面向外，在导线右边产生的磁场垂直纸面向里。当线框 abcd 向导线靠近时，穿过线框的磁通量是向里增大的，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，则感应电流的方向为 abcd，当线框越过导线到线框中心轴线与导线重合时，穿过线框的磁通量是向里减小的，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向里，则感应电流的方向为 dcba，当线框继
15、续向左运动，穿过线框的磁通量是向外增大的，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向里，则感应电流的方向为 dcba，当线框远离导线时，穿过线框的磁通量是向外减小的，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，则感应电流的方向为 abcd。综上，线框中电流方向先 abcd，再 dcba，后 abcd。故 D 项正确。【加固训练】1.如图所示电路，若将滑动变阻器滑片向上移动，则 a、b 环中感应电流的方向是()Aa 环顺时针，b 环顺时针Ba 环顺时针，b 环逆时针Ca 环逆时针，b 环顺时针Da 环逆时针，b 环逆时针【解析】选 C。电路中电流的方向为逆时针方向，由安培定则可知，在 a 处的磁场方向
16、向外，在 b 处的磁场的方向向里；当滑动变阻器滑片向上移动时，接入电路中的电阻值增大，所以电路中的电流减小，则向外穿过 a 的磁通量减小，由楞次定律可知，a 环产生的感应电流的方向为逆时针方向；同时向里穿过 b 的磁通量也减小，由楞次定律可知，b 环产生的感应电流的方向为顺时针方向。故 A、B、D 错误，C 正确。2四根同样光滑的细铝杆 a、b、c、d 放在同一水平桌面上，其中 c、d 固定，a、b静止地放在 c、d 杆上，接触良好，O 点为回路中心，如图所示，当条形磁铁的一端从 O 点正上方迅速插向回路时，a、b 两杆将()A保持不动B分别远离 O 点C分别向 O 点靠近D因不知磁极的极性，
17、故无法判断【解析】选 C。可以假设磁铁的下端为 N 极，当条形磁铁插入导轨之间时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流的方向，再依据左手定则判断出磁铁的磁场对感应电流的安培力作用，从而得出两棒的运动情况；然后再假设磁铁的下端为 S 极用同样的方法判断。本题也可灵活应用楞次定律的一般表述判断。【拓展例题】考查内容：楞次定律与能量守恒【典例】如图所示，用一根长为 L，质量不计的细杆与一个上弧长为 l0、下弧长为 d0的金属线框的中点连接并悬挂于 O 点，悬点正下方存在一个上弧长为 2l0、下弧长为2d0 的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且 d0L。先将线框拉开到如图所示位置，松
18、手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦力。下列说法正确的是()A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为 abcdaB金属线框离开磁场时感应电流的方向为 adcbaC金属线框 dc 边进入磁场与 ab 边离开磁场的速度大小总是相等D向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左【解析】选 D。当线框进入磁场时，dc 边切割磁感线，由楞次定律可判断，感应电流的方向为 adcba；当线框离开磁场时，同理可判断其感应电流的方向为abcda，A、B 错；线框 dc 边(或 ab 边)进入磁场(或离开磁场)时，都要切割磁感线产生感应电流，机械能转化为电
19、能，故 dc 边进入磁场与 ab 边离开磁场的速度大小不相等，C 错；由“来拒去留”知，D 对。情境模型素养某人在自行车道上从东往西沿直线骑行，该处地磁场的水平分量方向由南向北，竖直分量方向竖直向下。自行车车把为直把、金属材质，且带有绝缘把套，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应现象。探究：(1)图示位置中辐条 A 点电势和 B 点电势相比，哪一点电势更高？(2)自行车左车把的电势和右车把的电势相比，哪一点电势更高？提示：(1)自行车从东往西行驶时，辐条切割地磁场水平分量的磁感线，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低，即 B 点电势高；(2)自行车车把切割地磁场竖直分量
20、的磁感线，由右手定则知，左车把的电势比右车把的电势高，即左车把的电势高。2020 年 4 月 20 日，国内首条中低速磁浮旅游专线广东清远磁浮首列车开始整车动态调试。如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁铁甲，将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁铁甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁铁甲之间有排斥力，结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁铁甲的正上方。若圆柱形磁铁甲的 N 极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，从上往下看。探究：(1)超导圆环乙中感应电流的方向如何？(2)当超导圆环乙稳定后，感应电流是否存在？提示：(1)若圆柱形磁铁甲的 N 极朝上，在超导圆环乙
21、放入磁场向下运动的过程中，磁通量增加，根据楞次定律可知超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；(2)在超导圆环乙放入磁场的过程中，穿过超导圆环乙的磁通量增加，超导圆环乙中将产生感应电流，因为超导圆环乙是超导体，没有电阻，所以稳定后感应电流仍存在。课堂检测素养达标1.如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N 极朝上，S 极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法中正确的是()A总是顺时针B总是逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针【解析】选 C。由题图可知，在条形磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在条形磁铁靠
22、近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在条形磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故 C 正确。2.如图所示，在通电长直导线 AB 的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈 P，AB与线圈在同一平面内。下列说法正确的是()A若 AB 中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的感应电流B若 AB 中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的感应电流C若 AB 中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的感应电流D若 AB 中的电流增大，用楞次定律判断得线圈受到向右的安培力【解析】选 C。根据安培定则可
23、知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向外；AB 中的电流减小，线圈中向外的磁通量减小，所以将产生逆时针方向的电流，故 A 错误；AB 中的电流不变，线圈中向里的磁通量不变，没有感应电流产生，故 B 错误；AB中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为顺时针方向；根据“来拒去留”可知，线框受到水平向左的安培力，故 C 正确，D 错误。【加固训练】如图，通有恒定电流的固定直导线右侧有一矩形线圈，导线与线圈置于同一光滑水平面。若增大导线中的电流强度，线圈将()A保持静止B发生转动C向左平移D向右平移【解析】选 D。当导线中电流强度增大，导线产生的磁场增强，使得穿过线圈的磁
24、通量增大，从而产生感应电流阻碍磁通量的增大，由楞次定律可知，线圈向右运动时可以阻碍磁通量的增大。故 D 正确，A、B、C 错误。3.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈 a、b、c、d 在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，产生顺时针方向感应电流的是()A线圈 a B线圈 b C线圈 c D线圈 d【解析】选 C。由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向。a、c 象限磁场不为零，a 中磁场垂直纸面向里，当电流增大时，线圈 a 中有逆时针方向的
25、电流，故 A 错误；b、d 象限中的磁通量为零，当电流变化时不可能产生感应电流，故 B、D 错误。a、c 象限磁场不为零，c 中磁场垂直纸面向外，当电流增大时，线圈 c 中有顺时针方向的电流，故 C 正确。4如图甲，单匝线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直纸面向里。若已知线圈的面积 S0.1 m2，磁场的磁感应强度 B1.5102 T。求：(1)穿过该线圈的磁通量；(2)写出两种使该线圈中产生感应电流的方法；(3)如图乙，判断线圈从位置 1 水平移到位置2 的过程中磁通量如何变化，并在线圈上画出感应电流方向。【解析】(1)穿过该线圈的磁通量BS(1.51020.1)Wb15 Wb(2)两种使线圈产生感应电流的方法：逐渐增大磁场的磁感应强度；使线圈以竖直向下的直径为轴转动(3)线圈从位置 1 水平移到位置 2 的过程中磁通量逐渐减小，线圈上的感应电流方向如解析图所示答案：(1)15 Wb(2)逐渐增大磁场的磁感应强度使线圈以竖直向下的直径为轴转动(3)逐渐减小 图见解析
