1、学案 2 探究感应电流的方向 学习目标定位 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定 则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电 流的方向 1安培定则(适用于直导线)：用右手握住通电直导线，让 伸直的大拇指所指的方向跟 电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 2安培定则(适用于环形电流及通电螺线管 )：用右手握住导线，让 弯曲的四指所指的 方向跟环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的 方向 一、探究感应电流的方向 1当闭合电路中原磁场的磁通量增大时，感应电流的磁场 跟原磁场
2、方向相反，阻碍原磁场磁通量的增加 2当闭合电路中原磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍原 磁场磁通量的减小 二、楞次定律 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 三、电磁感应中的能量转化 1感应电流的磁场总要阻碍磁铁相对铝环的运动，产生电磁感应的过程，是外力克服 磁场力做功的过程通过外力做功，磁铁运动的机械能转化为铝环的电能 2右手定则：伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁 感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方 向. 一、探究感应电流的方向 问题设计 1用 如图 1 所示的装置探究感应电流的方向
3、图 1 (1)当磁铁的 N 极移近铝环时，观察到的现象是什么？磁铁的 S 极远离铝环时，观察到 的现象是什么？ 答案 移近时，铝环被排斥；远离时，铝环被吸引 (2)铝环是非铁磁性物体，它怎么会被磁铁排斥和吸引呢？ 答案 磁铁相对铝环运动的过程中，穿过铝环的磁通量发生了变化，铝环中产生了感 应电流感应电流也会产生磁场磁铁和铝环之间的排斥和吸引，都是缘于感应电流磁场 对磁铁的作用 2如图 2 所示，思考并回答下列问题： 图 2 (1)N 极移近铝环时穿过铝环的磁通量是增加还是减少？远离时情况如何？ 答案 移近时磁通量增加；远离时磁通量减少 (2)铝环中产生的感应电流的磁场对原磁通量的变化有什么影响
4、？ 答案 原磁通量增加时，两种磁场方向相反，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加； 原磁通量减少时，两种磁场方向相同，感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少 要点提炼 1楞次定律：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楞次定律中“阻碍”的含义： (1)谁起阻碍作用感应电流的磁场 (2)阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身 (3)如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 相反；当原磁 通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同， “阻碍”不是感应电流的磁场与原磁 场的方向相反，而是“增反减同” (4)阻碍效果阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还
5、减少，只是 延缓了 原磁场的磁通量的变化 3从相对运动的角度看，感应电流的效果总是阻碍相对运动(来拒去留) 延伸思考 电磁感应过程中有电能变化，该电能是否凭空增加？从能量守恒的角度 如何解释？ 答案 从能量守恒的角度来看，感应电流的磁场总是在阻碍着它自己的产生，为了维 持感应电流，就必须克服这个阻碍作用做功，使其他形式能量转化成电能，这就是感应电 流能量的来源 二、楞次定律的应用 问题设计 在长直通电导线附近有一闭合线圈 abcd，如图 3 所示当直导线中的电 流强度 I 逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向 请从解答此题的实践中，总结出用楞次定律判定感应电流方向的具 图 3 体思路 答案
6、线圈 abcd 中感应电流方向为顺时针 若要判定感应电流方向，需先弄清楚感应电流的磁场方向根据楞次定律“阻碍”的 含义，则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况 要点提炼 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤： (1)明确研究对象是哪一个闭合电路 (2)明确原磁场的方向 (3)判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少 (4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向 (5)由安培定则判断感应电流的方向 三、右手定则 问题设计 如图 4 所示，导体棒 ab 向右做切割磁感线运动 图 4 (1)请用楞次定律判断感应电流的方向 (2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方
7、向呢？( 提示：研究电流 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 的关系) 答案 (1)感应电流的方向 adcba. (2)可以用右手定则来判断 要点提炼 1右手定则是楞次定律的特例 (1)楞次定律适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度 B 随时间 t 变化而产生的电磁 感应现象较方便 (2)右手定则只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 2当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(注意等效 电源的正负极) 一、对楞次定律的理解 例 1 关于楞次定律，下列说法中正确的是 ( ) A感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强 B感应电流的磁场总是阻
8、碍原磁场的减弱 C感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 D感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 解析 楞次定律的内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故 选 D. 答案 D 二、楞次定律的应用 例 2 如图 5 所示，一平面线圈用细杆悬于 P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后 让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位 置和位置时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 ( ) 图 5 A逆时针方向，逆时针方向 B逆时针方向，顺时针方向 C顺时针方向，顺时针方向 D顺时针方向，逆时针方向 解析 线圈在位置时，磁通量方向水平向右且在增加根
9、据楞次定律知，感应电流 的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以感应电流的磁场方向应水平向左根 据安培定则知，顺着磁场方向看去，线圈中的感应电流方向为逆时针方向当线圈第一次 通过位置时，穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小根据楞次定律，感应电流的磁 场方向水平向右再根据安培定则，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向应为顺时 针方向 答案 B 针对训练 如图 6 所示，闭合金属圆环垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，现将它从 匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是( ) 图 6 A向左和向右拉出时，环中感应电流方向相反 B向左和向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向 C向左和向右拉
10、出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向 D将圆环拉出磁场的过程中，当环全部处在磁场中运动时，也有感应电流产生 答案 B 解析 圆环中感应电流的方向，取决于圆环中磁通量的变化情况，向左或向右将圆环 拉出磁场的过程中，圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少，根据楞次定律可知， 感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同，即都垂直纸面向里，应用安培定则可以判 断出感应电流的方向沿顺时针方向圆环全部处在磁场中运动时，虽然做切割磁感线运动， 但环中磁通量不变，只有圆环离开磁场，环的一部分在磁场中，另一部分在磁场外时，环 中磁通量才发生变化，环中才有感应电流B 选项正确 三、右手定则的应用 例 3 下列图
11、中表示闭合电路中的一部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动的情景， 导体 ab 上的感应电流方向为 ab 的是( ) 解析 题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得： A 中电流方向为 ab，B 中电流方向为 ba，C 中电流沿 adcba 方向，D 中电流 方向为 ba.故选 A. 答案 A 1(对楞次定律的理解)关于楞次定律，下列说法正确的是 ( ) A感应电流的磁场总是能阻止引起感应电流的磁通量的变化 B闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，不一定受磁场阻碍作用 C原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻
12、碍原磁场的变化 答案 B 解析 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项 A 错误；闭合 电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项 B 正确；原磁场 穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项 C 错误；感应电流的 磁场当原磁场增强时跟原磁场反向，当原磁场减弱时跟原磁场同向，选项 D 错误 2(楞次定律的应用)如图 7 所示，通电直导线 L 和平行直导线放置的闭 合导体框 abcd，当通电导线 L 运动时，以下说法正确的是 ( ) A当导线 L 向左平移时，导体框 abcd 中感应电流的方向为 abcda B当导线 L 向左平移时，导体
13、框 abcd 中感应电流的方向为 adcba 图 7 C当导线 L 向右平移时( 未到达 ad)，导体框 abcd 中感应电流的方向为 abcda D当导线 L 向右平移时 (未到达 ad)，导体框 abcd 中感应电流的方向为 adcba 答案 AD 解析 当导线 L 向左平移时，闭合导体框 abcd 中磁场减弱，磁通量减少，abcd 回路 中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少，由于导线 L 在 abcd 中磁场方向垂直纸面向 里，所以 abcd 中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由安培定则可知感应电流的方向 为 abcda，选项 A 正确；当导线 L 向右平移时，闭合电路 abcd
14、 中磁场增强，磁通量增加， abcd 回路中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加，可知感应电流的磁场为垂直纸 面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为 adcba，选项 D 正确 3(楞次定律的应用)如图 8 所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从 线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到 线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确 的是 ( ) 图 8 A若磁铁的 N 极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 B若磁铁的 S 极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 C无论 N 极向下插入还是 S
15、极向下插入，磁铁都受到向下的引力 D无论 N 极向下插入还是 S 极向下插入，磁铁都受到向上的斥力 答案 BD 解析 若磁铁的 N 极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定 律可知，感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故 A 错误；若磁铁的 S 极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律 可知，感应磁场方向向下，由右手螺旋定则知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故 B 正确；通电线圈的磁场与条形磁铁相似，根据安培定则判断可知，当 N 极向下插入时，线 圈上端相当于 N 极，当 S 极向下插入时，线圈上端相当于 S 极，存在斥力
16、，故 C 错误，D 正确导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：感应电流的磁场总要 阻碍导体与磁体间的相对运动，无论 N 极向下插入还是 S 极向下插入，磁体与线圈的相对 位置都在减小，故磁体与线圈之间存在斥力故 C 错误， D 正确所以选 B、D. 4.(右手定则的应用)如图 9 所示，光滑平行金属导轨 PP和 QQ，都处于同一水平 面内，P 和 Q 之间连接一电阻 R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在垂直于导轨 放置一根导体棒 MN，用一水平向右的力 F 拉动导体棒 MN，以下关于导体棒 MN 中感应 电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( ) 图 9 A感应电流
17、方向是 NM B感应电流方向是 MN C安培力水平向左 D安培力水平向右 答案 AC 解析 由右手定则知，MN 中感应电流方向是 NM，再由左手定则可知，MN 所受安 培力方向垂直导体棒水平向左，故选 A、C. 题组一 对楞次定律的理解 1关于感应电流，以下说法中正确的是 ( ) A感应电流的方向总是与原电流的方向相反 B感应电流的方向总是与原电流的方向相同 C感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化 D感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反 答案 C 解析 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变 化，故 C 正确；如果原磁场中的磁通量是增大的，则
18、感应电流的磁场就与它相反，来消弱 它的增大，如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场就与它相同，来阻碍它的 减小，故 A、B、D 错误 2根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是 ( ) A与引起感应电流的磁场反向 B阻止引起感应电流的磁通量变化 C阻碍引起感应电流的磁通量变化 D使电路磁通量为零 答案 C 解析 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起它的原磁通量的变化具体来 说就是“增反减同” 因此 C 正确 题组二 楞次定律的应用 3矩形导线框 abcd 与长直导线 MN 放在同 一水平面上，ab 边与 MN 平行，导线 MN 中通入如图 1 所示的电流， 当 MN 中的电流增大时
19、，下列说法正确的是 ( ) A导线框 abcd 中没有感应电流 图 1 B导线框 abcd 中有顺时针方向的感应电流 C导线框所受的安培力的合力方向水平向左 D导线框所受的安培力的合力方向水平向右 答案 D 解析 直导线中的电流增大时，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂直纸面向里， 且增强，根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向故 A、B 错误根据左手定则知， ab 边所受安培力方向水平向右，cd 边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度 越大，所以 ab 边所受的安培力大于 cd 边所受的安培力，则导线框所受安培力的合力方向 水平向右，故 C 错误，D 正确故选 D. 4.如图
20、2 所示，AOC 是光滑的金属轨道，AO 沿竖直方向，OC 沿水 平方向，PQ 是一根金属直杆立在轨道上，直杆从图示位置由静止开始在 重力作用下运动，运动过程中 Q 端始终在 OC 上，空间存在着垂直纸面 向外的匀强磁场，则在 PQ 杆滑动的过程中，下列判断正确的是 ( ) A感应电流的方向始终是 PQ 图 2 B感应电流的方向先是由 PQ，后是由 QP CPQ 受磁场力的方向垂直于杆向左 DPQ 受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左 答案 B 解析 在 PQ 杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形 POQ 内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断 B 项对，A
21、 项错再由 PQ 中电流方向 及左手定则可判断 C、D 项错误，故选 B. 5.如图 3 所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电 路中 ( ) A始终有感应电流自 a 向 b 流过电流表 G B始终有感应电流自 b 向 a 流过电流表 G 图 3 C先有 aGb 方向的感应电流，后有 bGa 方向的感应电流 D将不会产生感应电流 答案 C 解析 当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增大，当条形磁铁穿出螺线管 时，闭合线圈中的磁通量减小，由楞次定律可知 C 正确 6.如图 4 所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面 向里当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电
22、流的方向为( ) A外环顺时针，内环逆时针 B外环逆时针，内环顺时针 图 4 C内、外环均为逆时针 D内、外环均为顺时针 答案 B 解析 首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面 向里且内、外环之间的磁通量增加由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原 磁场方向相反，垂直纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是：外环沿逆时针方 向，内环沿顺时针方向，故选项 B 正确 7.如图 5 所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘 处为非匀强磁场，一矩形导线框 abcd 保持水平，从两磁极间中心上方 某处开始下落，并穿过磁场，则( ) A线框中有感应电流，方
23、向是先 abcda 后 d cbad 图 5 B线框中有感应电流，方向是先 dc bad 后 abcda C受磁场的作用，线框要发生转动 D线框中始终没有感应电流 答案 D 解析 由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线 框 abcd 的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场的作 用故选项 D 正确 8.如图 6 所示，金属线框与直导线 AB 在同一平面内，直导线中通 有电流 I，将线框由位置 1 拉至位置 2 的过程中，线框的感应电流的方 向是 ( ) A先顺时针，后逆时针，再顺时针 图 6 B始终顺时针 C先逆时针，后顺时针，再逆时针 D
24、始终逆时针 答案 C 解析 在靠近直导线直到直导线处于线框中间位置的过程中，线框中磁通量先增大后 减小，原磁场方向垂直纸面向里，感应电流的磁场方向应先垂直纸面向外后垂直纸面向里， 由右手螺旋定则可判断电流方向为先逆时针后顺时针，同理在线框继续运动到线框完全越 过直导线的过程中，感应电流方向为顺时针，在远离导线的过程中，感应电流方向为逆时 针，故选 C. 9如图 7 所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东 向西稳定、强大的直流电流现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计，图中未画 出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直 导
25、线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检 测线圈，其中的感应电流的方向是 ( ) 图 7 A先顺时针后逆时针 B先逆时针后顺时针 C先逆时针后顺时针，然后再逆时针 D先顺时针后逆时针，然后再顺时针 答案 C 解析 根据通电直导线周围磁感线的特点，检测线圈由远处移至直导线正上方时，穿 过线圈的磁场有向下的分量，磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的 电流方向先逆时针后顺时针当检测线圈由直导线正上方移至远处时，穿过线圈的磁场有 向上的分量，磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则知，线圈中的电流方向先顺时 针后逆时针，所以 C 正确 10.北半球地
26、磁场的竖直分量向下如图 8 所示，在北京某中学实 验室的水平桌面上，放置边长为 L 的正方形闭合导体线圈 abcd，线圈 的 ab 边沿南北方向，ad 边沿东西方向下列说法中正确的是( ) 图 8 A若使线圈向东平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低 B若使线圈向北平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低 C若以 ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为 abcda D若以 ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为 adcba 答案 AC 解析 用楞次定律判断产生的感应电流的方向线圈向东平动时，ba 和 cd 两边切割 磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a 点
27、电势比 b 点电势低，A 对； 同理，线圈向北平动，则 a、b 电势相等，高于 c、d 两点电势，B 错；以 ab 为轴将线圈翻 转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由右手螺旋定则知，感应电 流的方向为 abcda，则 C 对，D 错 题组三 右手定则的应用 11如图 9 所示，匀强磁场与圆形导体环 平面垂直，导体 ef 与环接触良好，当 ef 向右匀速运动时( ) A圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B整个环中有顺时针方向的电流 图 9 C整个环中有逆时针方向的电流 D环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案 D 解析 由右手定则知 ef 上的电流由
28、 ef ，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方 向为顺时针，选 D. 12如图 10 所示，导线框 abcd 与通电直导线在同一平面内，直导线 通有恒定电流并通过 ad 和 bc 的中点，当线框向右运动的瞬间，则( ) A线框中有感应电流，且按顺时针方向 B线框中有感应电流，且按逆时针方向 C线框中有感应电流，但方向难以判断 D由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流 图 10 答案 B 解析 此题可用两种方法求解，借此感受分别在哪种情况下应用右手定则和楞次定律 更便捷 方法一：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示) ，因 ab 导线向右 做切割磁感线运动，由右手定则
29、判断感应电流方向由 ab，同理可判断 cd 导线中的感应 电流方向由 c d，ad、bc 两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是沿逆时 针方向的 方法二：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示) ，由对称性可知 合磁通量 0 ；其次当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大 (方向垂直纸面向里)， 由楞次定律可知感应电流的磁场方向应垂直纸面向外，最后由安培定则判断感应电流方向 沿逆时针，故 B 选项正确 13如图 11 所示，小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面，速度 v 在纸面内关于感应电流的有无及方向的判断正确的是( ) 图 11 A甲图中有感应电流，方向向里 B乙图中有感应电流，方向向外 C丙图中无感应电流 D丁图中 a、b、c、d 四个位置均无感应电流 答案 AC 解析 甲图中导线切割磁感线，根据右手定则，可知电流方向向里，A 正确；乙、丙 图中导线不切割磁感线，无电流，B 错误，C 正确；丁图中导线在 b、d 位置时切割磁感线， 有感应电流，在 a、c 位置时速度的方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，无电流，D 错 误
