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

发布于:2021-04-18 20:39:42

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

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