2019-2020 学年高中物理 第一章 电磁感应 第三节 探究感应电流 的方向预习导学案 粤教版选修 3-2 【思维激活】 在做感应电流产生条件的实验中， 将条形磁铁插入螺线管或从螺线管拔出， 我们发现感 应电流的方向与螺线管中磁场的方向以及磁体运动方向与在者联系， 那么它们究竟存在怎样 的关系？ 提示： 感应电流的方向总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 条形磁铁插入螺线管线 圈磁通量增加，取出时减小，故前后感应电流方向相反。 【自主整理】 1.楞次定律： 感应电流具有这样的方向， 即感应电流的方向总要阻碍引起感应电流的磁 通量的变化。 2.对“阻碍的理解”：阻碍并不是相反，而是当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与 原磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。从磁通量变化的 角度来看，感应电流总是要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体的相对运动的角度来看，感 应电流总是要阻碍导体与磁体间的相对运动。 3.右手定则：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 磁感线从手心进入， 并使拇指指向导体运动的方向， 这时四指所指的方向就是感应电流的方 向。 4.楞次定律的运用范围，磁通量变化而产生感应电流的判定。 5.判定步骤 （1）明确闭合电路范围内的原磁场的方向； （2）分析穿过闭合电路的磁通量的变化； （3）根据楞次定律，判定感应电流磁场的方向； （4）利用安培定则，判定感应电流的方向。 【高手笔记】 1.楞次定律： 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磁通 量变化。 2.“阻碍”并不是“相反”而是当磁通量增加时， 感应电磁场与原磁场方向相反； 磁通 量减少时，感应电流磁场与原磁场方向相同。 3.从磁通量变化的角度来看， 感应电流总要阻碍磁通量变化， 从导体和磁体的相对运动 的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动，因此，产生感应电流的过程实质上是能的转化和 转移的过程。 4.楞次定律的使用步骤 （1）明确所研究的闭合回路中原磁场的方向； （2）确定穿过回路的磁通量如何变化（是增加还是减小） ； （3）由楞次定律判定出感应电流磁场方向； （4）根据感应电流的磁场方向，由安培定则判定出感应电流的方向。 【名师解惑】 1.楞次定律的本质是什么？ 剖析： （1）楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种 阻碍的过程中，其他形式的能转化为电能。 （2）从能的转化和守恒定律本质上，楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果” 总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的“原因”，常见的有四种：①阻碍原磁通量的变化； ②阻碍导体的相对运动（来拒去留） ；③通过改变线圈面积来“反抗”（扩大或缩小） ；④阻 碍原电流的变化（自感现象） 。 2.如何判定电势高低？ 剖析： 判断电磁感应现象中电势高低的方法是： 把产生感应电动热的那部分电路当作电 源的内电路，再判定该电源的极性（正、负极） 。对于一个闭合回路来说，电源内电路的电 流是从负极流向正极，电源外电路的电流是从高电势流向低电势。 3.一条形磁铁靠近一闭合的铝环或磁铁远离铝环时，会有什么现象产生？ 剖析：磁铁吸引铁，但不吸引铝，吸引铁是由于磁铁的磁场将铁磁化后的磁力作用；而 磁铁靠近铝环或远离铝环时， 也会产生排斥和吸引作用， 这种作用是磁铁的磁场感应铝环回 路，产生感应电流后的磁场与电流的作用。 4.导体切割磁感线产生的感应电动势是否等于导体两端的电压？ 剖析：如果切割磁感线的导体是闭合回路的一部分，则该导体相当于电源，其电阻相当 于电源的内阻，导体两端的电压为路端电压，由闭合电路欧姆定律 U=E-Ir 知，当导体中有 感应电流通过且考虑导体电阻时， 感应电动势不等于导体两端的电压， 当导体中无感应电流 通过或不计导体电阻时导体产生的感应电动势等于导体两端的电压。 【讲练互动】 例 1.边长为 h 的正方形金属导线框，从图 1-3-1 所示的位置由静止开始下落，通过一 匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为 H，上下边界如图中虚 线所示，H>h，则线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中（ ） 图 1-3-1 A.线框中总有感应电流存在 B.线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下 C.线框运动方向始终是向下的 D.线框速度的大小不一定总是在增加 解析：金属线框在进入磁场中，磁通量增加，有感应电流产生。由右手定则，感应电流 为逆时针方向；由左手定则可知，线框受磁场力方向向上。开始时刻，磁场力小于重力，加 速度向下，线框速度增大，磁场力也随之增大。若磁场力增大到与重力相等时，线框将匀速 下落。因为 H>h，当线框上边进入磁场，下边未出磁场之前，线框中没有磁通量变化，无感 应电流，亦不受磁场力作用，线框以加速度 g 向下加速运动，当线框下边穿出磁场，线框 中磁通量减少，产生顺时针感应电流，线框上边受到向上磁场力作用。但合力方向向上，向 下，为零均有可能。故正确答案为 CD。 答案：CD 【变式训练一】 1.如图 1-3-2 所示， 有一矩形线圈在竖直平面内从静止开始下落， 在线圈的下边垂直磁 感线方向进入匀强磁场，而上边还未进入匀强磁场的过程中，线圈不可能做的运动是（ ） 图 1-3-2 A.匀速下降 B.加速下降 C.减速下降 D.匀减速下降 答案：D 例 2.如图 1-3-3 所示， 水平放置的金属导轨上连有电阻 R， 并处在垂直于轨道平面的匀 强磁场中。今从静止起用力拉金属棒 ab（与轨道垂直） ，用以下两种方式拉金属棒.若拉力 恒定，经时间 t1 后 ab 的速度为 υ ，加速度为 a1，最终速度可达 2υ ；若拉力的功率恒定， 经时间 t2 后 ab 的速度也是 υ ，加速度为 a2，最终速度可达 2υ 。求 a1 和 a2 满足的关系。 B R a F b 图 1-3-3 解析：第一种模式拉动时，设恒力为 F，由于最终速度为 2υ ，即匀速，有：F=BI