高三物理楞次定律的教學(xué)設計
高三物理楞次定律的教學(xué)設計
[學(xué)習目標]
1、知道楞次定律的內容，理解感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化的含義
2、會(huì )利用楞次定律判斷感應電流的方向
3、會(huì )利用右手定則判斷感應電流的方向
[自主學(xué)習]
注意：感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，是阻礙變化，不是阻止變化，阻礙的結果是使磁通量逐漸的變化。如果引起感應電流的磁通量增加，感應電流的磁場(chǎng)就跟引起感應電流的磁場(chǎng)方向相反，如果引起感應電流的磁通量減少，感應電流的磁場(chǎng)方向就跟引起感應電流的磁場(chǎng)方向相同。楞次定律也可理解為感應電流的磁場(chǎng)方向總是阻礙相對運動(dòng)。
1、磁感應強度隨時(shí)間的變化如圖1所示，磁場(chǎng)方向垂直閉合線(xiàn)圈所在的平面，以垂直紙面向里為正方向。t1時(shí)刻感應電流沿 方向，t2時(shí)刻 感應電流，t3時(shí)刻 感應電流；t4時(shí)刻感應電流的方向沿 。
2、如圖2所示，導體棒在磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方做切割磁感線(xiàn)運動(dòng)，則a、b兩端的電勢關(guān)系是 。
[典型例題]
例1 如圖3所示，通電螺線(xiàn)管置于閉合金屬環(huán)A的軸線(xiàn)上，A環(huán)在螺線(xiàn)管的正中間；當螺線(xiàn)管中電流減小時(shí)，A環(huán)將：
�。ˋ）有收縮的趨勢 （B）有擴張的趨勢
�。–）向左運動(dòng) （D）向右運動(dòng)
分析：螺線(xiàn)管中的電流減小，穿過(guò)A環(huán)的磁通量減少，由楞次定律感應電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的減少，以后有兩種分析：（1）感應電流的磁場(chǎng)與引起感應電流的磁場(chǎng)方向相同，感應電流的磁感線(xiàn)也向左，由安培定則，感應電流沿逆時(shí)針?lè )较颍◤淖笙蛴铱矗�；但A環(huán)導線(xiàn)所在處的磁場(chǎng)方向向右（因為A環(huán)在線(xiàn)圈的中央），由左手定則，安培力沿半徑向里，A環(huán)有收縮的趨勢。（2）阻礙磁通量減少，只能縮小A環(huán)的面積，因為面積越小，磁通量越大，故A環(huán)有收縮的趨勢。A正確
例2 如圖4所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導線(xiàn)環(huán)，拿一條形磁鐵沿導線(xiàn)環(huán)的軸線(xiàn)方向突然向環(huán)內插入，判斷導線(xiàn)環(huán)在磁鐵插入過(guò)程中如何運動(dòng)？
分析：磁鐵向導線(xiàn)環(huán)運動(dòng)，穿過(guò)環(huán)的磁通量增加，由楞次定律感應電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加，導線(xiàn)環(huán)向右運動(dòng)阻礙磁通量的增加，導線(xiàn)環(huán)的面積減小也阻礙磁通量的增加，所以導線(xiàn)環(huán)邊收縮邊后退。此題也可由楞次定律判斷感應電流的方向，再由左手定則判斷導線(xiàn)環(huán)受到的安培力，但麻煩一些。
[針對訓練]
1、下述說(shuō)法正確的是：
�。ˋ）感應電流的磁場(chǎng)方向總是跟原來(lái)磁場(chǎng)方向相反
�。˙）感應電流的磁場(chǎng)方向總是跟原來(lái)的磁場(chǎng)方向相同
�。–）當原磁場(chǎng)減弱時(shí)，感應電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同
�。―）當原磁場(chǎng)增強時(shí)，感應電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同
2、關(guān)于楞次定律，下列說(shuō)法中正確的是：
�。ˋ）感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的增強
�。˙）感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的減弱
�。–）感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化
�。―）感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通量的變化
3、 如圖5所示的勻強磁場(chǎng)中，有一直導線(xiàn)ab在一個(gè)導體框架上向左運動(dòng)，那么ab導線(xiàn)中感應電流方向（有感應電流）及ab導線(xiàn)所受安培力方向分別是：
�。ˋ）電流由b向a，安培力向左
�。˙）電流由b向a，安培力向右
�。–）電流由a向b，安培力向左
�。―）電流由a向b，安培力向右
4、如圖6所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導線(xiàn)圈Ⅰ突然縮小為線(xiàn)圈Ⅱ，則關(guān)于線(xiàn)圈的感應電流及其方向（從上往下看）是：
�。ˋ）有順時(shí)針?lè )较虻母袘娏?/p>
�。˙）有逆時(shí)針?lè )较虻母袘娏?/p>
�。–）先 逆時(shí)針后順時(shí)針?lè )较虻母袘娏?/p>
�。―）無(wú)感應電流
5、如圖7所示，螺線(xiàn)管中放有一根條形磁鐵，當磁鐵突然向左抽出時(shí)，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢 ；當磁鐵突然向右抽出時(shí)，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢 。
6、對楞次定律的理解：從磁通量變化的角度來(lái)看，感應電流總是 ；從導體和磁體相對運動(dòng)的角度來(lái)看，感應電流總是要 ；從能量轉化與守恒的角度來(lái)看，產(chǎn)生感應電流的過(guò)程中 能通過(guò)電磁感應轉化成 電能、
7、楞次定律可以理解為以下幾種情況
�。�1）若因為相對運動(dòng)而產(chǎn)生感應電流時(shí)，感應電流引起的效果總是阻礙相對運動(dòng)
�。�2）若因為原磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應電流時(shí)，感應電流引起的效果總是阻礙原磁場(chǎng)的變化
�。�3）若因為閉合回路的面積發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電流時(shí)，感應電流引起的效果總是阻礙面積的變化
�。�4）若因為電流的變化而產(chǎn)生感應電流時(shí)，感應電流引起的效果總是阻礙電流的變化
綜合以上分析，感應電流引起的效果總是阻礙（或反抗）產(chǎn)生感應電流的 。
[能力訓練]
1、如圖8所示，AB為固定的通電直導線(xiàn)，閉合導線(xiàn)框P與AB在同一平面內，當P遠離AB運動(dòng)時(shí)，它受到AB的磁場(chǎng)力為：
�。ˋ）引力且逐漸減小 （B）引力且大小不變
�。–）斥力且逐漸減小 （D）不受力
2、如圖9所示，當條形磁鐵運動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻的電流方向是由A流向B，則磁鐵的運動(dòng)可能是：
�。ˋ）向下運動(dòng) （B）向上運動(dòng)
�。–）若N極在下，向下運動(dòng) （D）若S極在下，向下運動(dòng)
3、如圖10所示，a、b兩個(gè)同心圓線(xiàn)圈處于同一水
平面內，在線(xiàn)圈a中通有電流I，以下哪些情況可以使
線(xiàn)圈b有向里收縮的趨勢？
�。ˋ）a中的電流I沿順時(shí)針?lè )较虿⒅饾u增大
�。˙）a中的電流I沿順時(shí)針?lè )较虿⒅饾u減小
�。–）a中的電流沿逆時(shí)針?lè )较虿⒅饾u增大
�。―）a中的電流沿逆時(shí)針?lè )较虿⒅饾u減小
4、如圖11所示，兩同心金屬圓環(huán)共面，其中大閉合圓環(huán)與導軌絕緣，小圓環(huán)的開(kāi)口端點(diǎn)與導軌相連，平行導軌處在水平面內，磁場(chǎng)方向豎直向下，金屬棒ab與導軌接觸良好，為使大圓環(huán)中產(chǎn)生圖示電流，則ab應當：
�。ˋ）向右加速運動(dòng) （B）向右減速運動(dòng)
�。–）向左加速運動(dòng) （D）向左減速運動(dòng)
5、一環(huán)形線(xiàn)圈放在勻強磁場(chǎng)中，第一秒內磁感線(xiàn)垂直線(xiàn)圈平面向里，磁感應強度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖12所示，則第二秒內線(xiàn)圈中感應電流大小變化和方向是：
�。ˋ）逐漸增加逆時(shí)針 （B）逐漸減小順時(shí)針
�。–）大小恒定順時(shí)針 （D）大小恒定逆時(shí)針
6、如圖13所示，Q為用毛皮摩擦過(guò)的橡膠圓盤(pán)，由于它的轉動(dòng)，使得金屬環(huán)P中產(chǎn)生了逆時(shí)針?lè )较虻碾娏�，則Q盤(pán)的轉動(dòng)情況是：
�。ˋ）
A） 順時(shí)針加速轉動(dòng)
�。˙）逆時(shí)針加速轉動(dòng)
�。–）順時(shí)針減速轉動(dòng)
�。―）逆時(shí)針減速轉動(dòng)
7、如圖14所示，三角形線(xiàn)圈abc與長(cháng)直導線(xiàn)
彼此絕緣并靠近，線(xiàn)圈面積被分為相等的兩部分，導線(xiàn)MN接通電流的瞬間，在abc中
�。ˋ） 無(wú)感應電流
�。˙）有感應電流，方向a b c
�。–）有感應電流，方向 c b a
�。―）不知MN中電流的方向，不能判斷abc中電流的方向
8、如圖15所示，條形磁鐵從h高處自由下落，中途穿過(guò)一個(gè)固定的空心線(xiàn)圈，K斷開(kāi)時(shí)，落地時(shí)間為t1，落地速度為V1；K閉合時(shí)，落地時(shí)間為t2，落地速度為V2，則： t1 t2，
V1 V2。
9、如圖16所示，在兩根平行長(cháng)直導線(xiàn)M、N中，通過(guò)同方向、同強度的電流，導線(xiàn)框ABCD和兩導線(xiàn)在同一平面內。線(xiàn)框沿著(zhù)與兩導線(xiàn)垂直的方向，自右向左在兩導線(xiàn)間勻速移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)框中產(chǎn)生感應電流的方向是（ ）
A、沿ABCDA，方向不變。
B、沿ADCBA，方向不變。
C、由沿ABCDA方向變成沿ADCBA方向。
D、由沿ADCBA方向變成沿ABCDA方向。
10、如圖17所示，面積為0、2m2的100匝的線(xiàn)圈A處在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)圈平面，t=0時(shí)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里、磁感強度隨時(shí)間變化的規律是B=（6—0、2t）T，已知R1=4，R2=6，電容C=3OF、線(xiàn)圈A的電阻不計、求：
�。�1）閉合S后，通過(guò)R2的電流大小和方向、
�。�2）閉合S一段時(shí)間后再斷開(kāi)，S斷開(kāi)后通過(guò)R2的電量是多少？
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