－魯科版選修32 2.1 感應(yīng)電流的方向 學(xué)案.docx

2.1感應(yīng)電流的方向 學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解楞次定律的內(nèi)容,能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,解答有關(guān)問(wèn)題.2.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映.3.掌握右手定則,并理解右手定則實(shí)際上是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式.4.體驗(yàn)楞次定律實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程,提高分析、歸納、概括及表述能力.基礎(chǔ)知識(shí)：1.當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向可用判斷.(1)楞次定律的內(nèi)容感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要引起感應(yīng)電流的.(2)根據(jù)楞次定律,當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向;當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向. (3)從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度看,楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒解釋既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生,就有其他能轉(zhuǎn)化為電能.又由于感應(yīng)電流是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的,所以只能是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是相對(duì)運(yùn)動(dòng).2.如圖所示,當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體做磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向可用判斷,即伸開右手讓拇指跟其余四指垂直,并且都與手掌在一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線垂直手心進(jìn)入,拇指指向?qū)w的方向,其余四指的指向就是的方向.1.重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)楞次定律的獲得及理解;應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向;利用右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流的方向.教學(xué)難點(diǎn)楞次定律的理解及實(shí)際應(yīng)用.學(xué)習(xí)交流：主題1探究感應(yīng)電流的方向情景某小組同學(xué)參照教材的第22頁(yè)“實(shí)驗(yàn)與探究”中“磁通量變化與感應(yīng)電流方向的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟,先做了以下幾步實(shí)驗(yàn),并得出了以下結(jié)果(1)當(dāng)電流從電流表的左接線柱流進(jìn)、右接線柱流出時(shí),電流表指針向左偏;電流從電流表的右接線柱梳進(jìn)、左接線柱流出時(shí),電流表指針向右偏.(2)他們所用螺線管漆包線的繞法如圖所示(從上往下看是順時(shí)針).(3)他們把電流表和螺線管按圖示連接好電路,然后完成了以下4步操作(如表格中甲、乙、丙、丁四圖所示).問(wèn)題試根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,探究感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁通量變化及原磁場(chǎng)方向間的關(guān)系.(1)先根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)情況完成下表表格中其他內(nèi)容.原磁場(chǎng)(條形磁鐵產(chǎn)生)b的方向穿過(guò)螺線管的磁通量的變化感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)b的方向b與b方向上的關(guān)系(2)上面四組實(shí)驗(yàn)中,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)b與原磁場(chǎng)b的方向有時(shí)相同,有時(shí)相反,那么什么時(shí)候相同?什么時(shí)候相反?能得出什么結(jié)論?主題2楞次定律的理解及應(yīng)用問(wèn)題(1)閱讀教材23頁(yè)的楞次定律,說(shuō)出楞次定律的內(nèi)容.并說(shuō)一說(shuō)你對(duì)楞次定律中“阻礙”二字是如何理解的?問(wèn)題(2)如圖所示,通電導(dǎo)線與矩形線圈abcd處于同一平面.請(qǐng)判斷當(dāng)線圈abcd向左移動(dòng)時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何?應(yīng)用楞次定律可以判斷感應(yīng)電流,具體的步驟是什么?主題3楞次定律的拓展含義問(wèn)題(1)通電螺線管又相當(dāng)于電磁鐵,試畫出主題1表格中的甲、乙、丙、丁四圖中螺線管的n、s極,并說(shuō)明它對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)起什么作用?(2)分析上面四種情形中能量的轉(zhuǎn)化情況.這四種情況中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,那么能量(電能)是憑空增加的嗎?典例：一、楞次定律的應(yīng)用例1法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖所示.軟鐵上繞有m、n兩個(gè)線圈.當(dāng)m線圈電路中的開關(guān)斷開的瞬間,線圈n中的感應(yīng)電流沿什么方向?變式訓(xùn)練1如圖所示,用一根長(zhǎng)為l、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿與一個(gè)上弧長(zhǎng)為l0、下弧長(zhǎng)為d0的金屬線框的中點(diǎn)連接并懸掛于o點(diǎn),懸點(diǎn)正下方存在一個(gè)上弧長(zhǎng)為2l0、下弧長(zhǎng)為2d0的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且d0l.先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進(jìn)入磁場(chǎng),忽略空氣阻力和摩擦.下列說(shuō)法正確的是()a.金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdab.金屬線框離開磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcbac.金屬線框dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)與ab邊離開磁場(chǎng)的速度大小總是相等d.金屬線框最終將在磁場(chǎng)內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)二、楞次定律的拓展含義例2如圖所示,ef、gh為兩水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌,ab、cd為擱在導(dǎo)軌上的兩金屬棒,與導(dǎo)軌接觸良好且無(wú)摩擦.當(dāng)一條形磁鐵從某一高度自由下落向下靠近導(dǎo)軌時(shí),下列說(shuō)法正確的是()a.磁鐵的加速度小于gb.磁鐵的加速度等于gc.如果下端是n極,兩棒向外運(yùn)動(dòng)d.如果下端是s極,兩棒相向靠近變式訓(xùn)練2如圖所示,在o點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán),將一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入,則導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是()a.不動(dòng)b.向右擺動(dòng)c.向左擺動(dòng)d.因磁鐵的極性未知,無(wú)法確定三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向例3如圖所示,粗細(xì)均勻的電阻為r的金屬圓環(huán)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的垂直環(huán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.圓環(huán)直徑為d,電阻為r2的金屬棒ab在開始處與環(huán)相切,使ab始終以垂直于棒的速度v向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)ab端的連線到達(dá)圓環(huán)的直徑位置時(shí),問(wèn)(1)ab棒中的電流是多大?(2)a、b兩端哪端電勢(shì)高?ab兩端電勢(shì)差為多大?參考答案1.楞次定律(1)阻礙磁通量的變化(2)相反相同(3)阻礙2.切割右手定則運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流1.解答(1)向下;增大;向上;反向;向下;減小;向下;同向;向上;增大;向下;反向;向上;減小;向上;同向.(2)甲圖和丙圖中,當(dāng)n極插入和s極插入時(shí),磁通量都是增加的,這時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)b與原磁場(chǎng)方向相反.乙圖和丁圖中,當(dāng)n極拔出和s極拔出時(shí),磁通量都是減少的,這時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)b與原磁場(chǎng)方向相同.結(jié)論當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反;磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同.2.解答楞次定律內(nèi)容感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.對(duì)“阻礙”二字的理解感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是“引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”,阻礙的是原磁場(chǎng)的變化,而不是原磁場(chǎng)本身,如果原磁場(chǎng)不變化,即使它再?gòu)?qiáng),也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.“阻礙”并不是相反.事實(shí)上,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向可能同向,也可能反向,需根據(jù)磁通量的變化情況判斷.當(dāng)原磁通減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向,以阻礙其減小.“阻礙”不是阻止,而是“延緩”,原磁場(chǎng)的變化趨勢(shì)不會(huì)改變.(2)解答線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?adcb).具體步驟明確用楞次定律研究的對(duì)象是線圈abcd;明確通電導(dǎo)線中的電流在線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或叫原磁場(chǎng)) b的方向是垂直紙面向里的;當(dāng)線圈abcd向左移動(dòng)時(shí),由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)b增強(qiáng),線圈abcd中的磁通量增加;根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)b要阻礙磁通量的增加,所以b的方向垂直紙面向外;根據(jù)右手螺旋定則,由b的方向可以判定,線圈abcd中感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较?3.解答(1)四種情況的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向、螺線管的n、s極如圖所示.從圖中可以看出,四種情況下,螺線管的磁場(chǎng)對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)都起阻礙作用.結(jié)論感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),其表現(xiàn)為“拒去留”.(2)甲和丙圖中,當(dāng)磁鐵移近螺線管時(shí),外力克服它們間的排斥力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能;在乙圖和丁圖中,當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離螺線管時(shí),外力要克服它們間的引力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.兩種情況下,總能量都是守恒的.一、楞次定律的應(yīng)用例1如圖所示【解析】楞次定律要研究的是線圈n與電流表構(gòu)成的回路.m中的電流在鐵環(huán)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是順時(shí)針的,即在線圈n中原磁場(chǎng)方向是向下的;開關(guān)斷開的瞬間,穿過(guò)n的磁通量減少;根據(jù)楞次定律可以判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙磁通量的減少,線圈n中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,即向下;根據(jù)右手螺旋定則可以判斷線圈n中感應(yīng)電流的方向如圖所示.【點(diǎn)撥】應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向可以分四步走,可簡(jiǎn)記為一原、二變、三感、四螺旋.按部就班,就不會(huì)出錯(cuò).變式訓(xùn)練1d【解析】解法一利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向.線框進(jìn)入時(shí),原磁場(chǎng)方向向里,磁通量增加,由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向外,再由安培定則知,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba;同理,線框離開時(shí),感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda,故選項(xiàng)a、b均錯(cuò)誤.解法二由右手定則判斷感應(yīng)電流方向.線框進(jìn)入時(shí),cd邊向左切割磁感線,由右手定則知,感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba;離開時(shí),ab邊向左切割感線,由右手定則知,感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda.故選項(xiàng)a、b均錯(cuò)誤.由能量守恒定律知,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,再轉(zhuǎn)化為焦耳熱,故線框速度減小,選項(xiàng)c錯(cuò)誤.線圈不出磁場(chǎng),磁通量不變化,由于d0l,所以線框最終做往復(fù)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)d正確.二、楞次定律的拓展含義例2ad【解析】由楞次定律的拓展含義可知,兩金屬棒和導(dǎo)軌組成的回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流,一是阻礙磁通量的改變,因?yàn)榇盆F向下運(yùn)動(dòng),回路中的磁通量增加,為了阻礙磁通量的變化,兩棒將互相靠近;二是阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)給磁鐵一個(gè)向上的磁場(chǎng)力,使磁鐵的加速度小于g.【點(diǎn)撥】應(yīng)用楞次定律,除了按部就班分四步走之外,也經(jīng)常直接應(yīng)用它的兩個(gè)拓展含義解題感應(yīng)電流總是阻礙磁通量的變化,即過(guò)程向“延緩原磁通的變化”的方向發(fā)展;感應(yīng)電流總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),表現(xiàn)為“拒去留”.變式訓(xùn)練2b【解析】不管是哪個(gè)磁極插入,都是由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)線環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,而感應(yīng)電流的效果總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),“拒”即插入時(shí)排斥,“去留”即穿出時(shí)吸引,故導(dǎo)線環(huán)受排斥而向右擺動(dòng),所以選項(xiàng)b正確.三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向例3(1)4bdv3r(2)a端電勢(shì)高bdv3【解析】ab到達(dá)虛線所示位置時(shí),根據(jù)右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閎a,等效電路如圖所示.(1)電路的總電阻為r=r4+r2=3r4干路中的電流為i=er=4bdv3r.(2)根據(jù)右手定則可知,a端電勢(shì)較高.ab棒兩端的電勢(shì)差為uab=