
知识点1:影响感应电流方向的因素
1.实验原理
(1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,找出感应电流的方向.
(2)通过实验,观察、分析原磁场方向和磁通量的变化,记录感应电流的方向,然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系.
2.实验器材
条形磁体,线圈,电流表,导线若干,滑动变阻器,开关,干电池,电池盒.
3.实验过程
(1)探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系.
实验电路如图甲、乙所示:
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.(指针偏转方向应由实验得出,并非所有电流表都是这样的)
(2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
①按图连接电路,明确线圈的绕线方向.
②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.
③观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况,并将结果填入表格.
甲 | 乙 | 丙 | 丁 | |
条形磁体运动的情况 | N极向下插入线圈 | S极向下插入线圈 | N极朝下时抽出线圈 | S极朝下时抽出线圈 |
原磁场方向(“向上”或“向下”) | 向下 | 向上 | 向下 | 向上 |
穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”) | 增加 | 增加 | 减少 | 减少 |
感应电流的方向(在线圈上方俯视) | 逆时针 | 顺时针 | 顺时针 | 逆时针 |
感应电流的磁场方向 (“向上”或“向下”) | 向上 | 向下 | 向下 | 向上 |
原磁场与感应电流磁场方向的关系 | 相反 | 相反 | 相同 | 相同 |
④整理器材.
4.结果分析
根据上表记录,得到下述结果:
甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加;丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少.
实验结论: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磁通量的变化.
5.注意事项
(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时,要用试触法并注意减小电流大小,防止电流过大或通电时间过长损坏电流表.
(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计.
(3)实验前设计好表格,并明确线圈的绕线方向.
(4)按照控制变量的思想进行实验.
(5)完成一种操作后,等电流计指针回零后再进行下一步操作.
知识点2:楞次定律
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磁通量的变化.
2.从能量角度理解楞次定律
感应电流沿着楞次定律所述的方向,是能量守恒定律的必然结果,当磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,使机械能转化为感应电流的电能.
2.对楞次定律的理解
(1)楞次定律中的因果关系:磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.
(2)对“阻碍”的理解
问题 | 结论 |
谁阻碍谁 | 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 | 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,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 |
①阻碍不是阻止,是“阻而不止”。感应电流的磁场对原人注意磁场磁通量的变化是“阻碍”作用,并不是“阻止”原磁通量的变化。
②阻碍不是相反:当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同(增反减同)。
③有相对运动时,阻碍导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。
④电磁感应使回路面积有变化趋势时,面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化。
3.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
(1)明确所研究的闭合回路,判断原磁场方向.
(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化.
(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向.
(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向.
知识点3:右手定则
【情境导入】
如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动.
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系?
答案 (1)感应电流的方向为a→d→c→b→a;(2)满足右手定则.
1. 右手定则
如图所示,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个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
2.适用范围:闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向的判断。
3.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系:
(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源.
4.楞次定律与右手定则的比较
规律 比较内容 | 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 |
当闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时,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。
5. 安培定则、左手定则和右手定则的区别
项目 | 安培定则(右手) | 左手定则 | 右手定则 |
作用 | 判断电流的磁场方向 | 判断通电导体受磁场力的方向 | 判断导体切割磁感线时产生的感应电流的方向 |
已知条件 | 电流方向 | 电流方向和磁场 | 导体运动方向和磁场 |
图例 |
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因果关系 | 电流—磁场 | 电流一受力 | 运动一电流 |
实例 | 电磁铁 | 电动机 | 发电机 |
教材习题01 判断如图所示的各种情况下线圈内感应电流的方向。
| 解题技巧 增反减同;来拒去留;增缩减扩; |
【答案】a. 从左向右流过G;b. 顺时针;c. 从上至下;d. 导线中的电流向下,然后从下边交点,分别向左右两方向流向两电流计。 |
教材习题02 如图所示,将条形磁铁插入螺线管中,回路中产生了感应电流,使电流表指针偏转,试判断电流表指针的偏转方向。
| 解题技巧 (1)电流从那段流入,电流计的指针向那边偏转。 (2)楞次定律推论:增反减同。 |
【答案】向左偏转 |
教材习题03 在如图中,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上,线圈M的电路中串联着电池、开关与滑动变阻器,线圈N的电路中串联着电流表。若电流从左侧(右侧)流入电流表则电流表指针向左(右)偏转,根据楞次定律判定以下几个过程中电流表指针的偏转情况。 (1)开关S闭合后的短暂过程; (2)开关S闭合后,滑动变阻器滑片P向左滑动的过程。
| 解题技巧 (1)开关闭合瞬间,M中磁通量发生变化,穿过N线圈的磁通量跟着发生改变,产生感应电动势。 (2)开关闭合后,滑动变阻器滑动,通过M的电流发生改变,M中的磁通量发生变化,导致N中磁通量跟着变化。 |
【答案】(1)向左偏转;(2)向右偏转 |
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