高中物理《楞次定律》 教案20

《高中物理《楞次定律》 教案20》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理《楞次定律》 教案20（2頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

111 楞次定律的應(yīng)用 楞次定律是高中物理中的一個重要知識點，但同時也是一個難點，要想正確利用楞次定律解題，首先就得正確理解楞次定律。 （一）正確理解楞次定律 楞次定律揭示了判定感應(yīng)電流方向的規(guī)律，即“感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?！薄白璧K”兩字是該定律的核心，只有深刻理解“阻礙”的含義，才能正確掌握定律的實質(zhì)。 ①阻礙不是“阻止”，因磁通量的變化是引起感應(yīng)電流的必要條件，若這種變化被阻止，也就不可能繼續(xù)產(chǎn)生感應(yīng)電流了。其實質(zhì)是感應(yīng)電流的磁場阻礙了原磁通量的變化速率。 ②阻礙不是“相反”，如果將阻礙理解成感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反，則楞次定律就違背了電磁感應(yīng)現(xiàn)象也必須符合能量守恒定律這個自然界的基本法則。正確的是當(dāng)原磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當(dāng)原磁通量減弱時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同，可歸納為“增反減同”。 ③楞次定律與右手定則的應(yīng)用對象不同，楞次定律的研究對象是整個回路，而右手定則卻是一段做切割磁感線運動的導(dǎo)線。但二者是統(tǒng)一的。解題時應(yīng)根據(jù)研究對象的不同靈活選擇。 ④從能量角度理解，能量守恒是自然界的普遍規(guī)律，能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來量度的，這一點正是楞次定律的根據(jù)所在，實際上楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。 ⑤從力的角度理解，由能量觀點可以推論出產(chǎn)生磁場的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為四個字“來拒去留”。 （二）楞次定律的應(yīng)用 ①判斷感應(yīng)電流的方向 【例1】如圖（1）所示，水平放置的矩形閉合線圈abcd，在細(xì)長磁鐵的正上方水平移動，并保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)。由圖中位置A經(jīng)過中心位置B到達(dá)位置C，在這個過程中，線圈的感應(yīng)電流方向如何？ 【解析】對于此類定性判斷的問題，應(yīng)用楞次定律比應(yīng)用右手定則方便得多。如圖（2）所示，線圈從位置A到位置B時，穿過線圈的磁通量減小且向下，所以感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同，感應(yīng)電流從a→d→c→b→a；而從位置B到位置C時，穿過線圈的磁通量增加且向上，所以感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，感應(yīng)電流仍從a→d→c→b→a，即俯視為順時針方向。 ②判斷相對運動情況 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于產(chǎn)生感應(yīng)電流會引起以下兩種效果：（1）感應(yīng)電流形成的磁場總是阻礙原磁場的變化。（楞次定律的第一種表述）。（2）由于產(chǎn)生感應(yīng)電流而受安培力作用，安培力作用的效果同樣要阻礙磁通量的變化。這就是說，感應(yīng)電流的效果總是阻礙原磁通量的變化（楞次定律的第二種表述）。 這里安培力的效果，主要有兩種表現(xiàn)： （1）阻礙線圈與產(chǎn)生原磁場的物體（磁鐵、通電導(dǎo)線）之間的相對運動，簡要概括為四個字“來拒去留”。有時也會引起它們之間的相對運動。 （2）使線圈面積有增大或減小的趨勢。 運用這些規(guī)律從安培力的效果分析問題可以獨辟蹊徑，達(dá)到出神入化的境界。 【例2】如圖（3）所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑行時，線框ab將： A、保持靜止不動 B、逆時針轉(zhuǎn)動 C、順時針轉(zhuǎn)動 D、發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明無法確定轉(zhuǎn)動方向 【解析】當(dāng)P向右滑行時，穿過線框的磁通量減小，線框中出現(xiàn)感應(yīng)電流。在安培力作用下，線框應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動，因只有這樣才能阻礙磁通量減少，故正確的答案為C。 【例3】如圖（4）所示，a、b、c、d為四根相同的銅棒，c、d固定在同一水平面上，a、b對稱地放在c、d棒上，接觸良好，o點為四根棒所圍成矩形的幾何中心。一條形磁鐵沿豎直方向向o點落下，則棒a、b可能： A、保持靜止 B、分別遠(yuǎn)離o點 C、分別向o點靠近 D、S極插入時靠近o點，N極插入時遠(yuǎn)離o點 【解析】無論磁鐵的哪個磁極在下方，磁鐵向下移，都將導(dǎo)致穿過回路的磁通量增加。導(dǎo)線在安培力作用下運動的結(jié)果應(yīng)是阻礙原磁通量的增加，所以a、b棒應(yīng)向o點靠近，故正確的答案為C。 ③判定電勢的高低 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在閉合電路中電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極流向正極。故只要利用楞次定律判斷出閉合電路中感應(yīng)電流的方向，就知道了產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體哪端的電勢高。當(dāng)電路不閉合時，只需想象為閉合即可。 【例4】如圖（5）所示，螺線管的導(dǎo)線兩端分別與兩平行的金屬板相接，一個帶負(fù)電的小球用細(xì)線懸掛在兩板之間，并處于靜止?fàn)顟B(tài)，若條形磁鐵突然插入線圈時，小球?qū)⑷绾芜\動？ 【解析】此題關(guān)鍵是判斷出兩極板電勢的高低，設(shè)想整個回路在A、B處閉合，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向由B經(jīng)螺線管流向A。而線圈是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路，相當(dāng)于電源，故A板帶正電，B板帶負(fù)電，小球受電場力向左，向A板擺動。 ④解決自感現(xiàn)象中的有關(guān)問題 所“自感”，就是線圈的自身電流發(fā)生變化時，線圈的本身就感應(yīng)出感應(yīng)電動勢（或電路閉合，就產(chǎn)生感應(yīng)電流），這個自感電動勢（或自感電流）總是阻礙原電流的變化（楞次定律的第三種表述）。 【例5】如圖（6）所示的電路，和是兩個相同的小電珠，L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的的線圈，其電阻與R相同，由于存在自感現(xiàn)象，在電鍵K接通和斷開時，燈泡和先后亮暗的順序是： A、接通時先達(dá)最亮，斷開時后暗； B、接通時先達(dá)最亮，斷開時后暗； C、接通時先達(dá)最亮，斷開時先暗； D、接通時先達(dá)最亮，斷開時先暗； 【解析】當(dāng)電鍵K接通時，和應(yīng)該同時亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈的電流由零變大時，線圈上產(chǎn)生自感電動的方向是左邊為正極，右邊為負(fù)極，使通過線圈的電流從零開始慢慢增加，故開始瞬間電流幾乎全部從通過，該電流又將同時分路通過和R。故先達(dá)最亮，經(jīng)一段時間后，和達(dá)到一樣亮。 當(dāng)電鍵K斷開時，立刻熄滅，而對于，由于通過線圈的電流突然減弱，線圈中產(chǎn)生自感電動勢（右端為正極，左端為負(fù)極）使線圈L和組成的閉合電路有感應(yīng)電流；故后滅。正確的答案為A。 因此，分析自感現(xiàn)象，關(guān)鍵是分清電流的變化，確定自感電動勢的方向及怎樣阻礙電流的變化。 111