PAGE16-楞次定律1．楞次定律感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變更．你怎樣理解楞次定律中的“阻礙”？提示：誰阻礙誰是感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁場(原磁場)的磁通量的變更阻礙什么阻礙的是磁通量的變更，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當原磁場磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當原磁場磁通量削減時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同”結果如何阻礙并不是阻擋，只是延緩了磁通量的變更，這種變更將接著進行2.感應電流的磁場變更當線圈內磁通量增加時，感應電流的磁場阻礙磁通量的增加；當磁通量削減時，感應電流的磁場阻礙磁通量的削減．若導體回路不閉合，穿過回路的磁通量變更時，是否還會產生“阻礙”作用？提示：“阻礙”作用是由感應電流的磁場產生的，若回路不閉合，就不能產生感應電流，因此不會產生阻礙作用．在后面的學習中我們會知道，回路不閉合時雖不能產生感應電流，但仍會產生感應電動勢．3．右手定則伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內，讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向．3．“阻礙”的表現形式楞次定律中的“阻礙”的作用，正是能的轉化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為電能，常見的狀況有以下三種：(1)阻礙原磁通量的變更(增反減同)；(2)阻礙導體的相對運動(來拒去留)；(3)通過變更線圈面積來“抗拒”(增縮減擴)．“阻礙”并不意味著“相反”．感應電流產生磁場的方向和原磁場方向可能同向，也可能反向，需依據磁通量的變更狀況推斷；而由于閉合回路和磁場相對運動產生感應電流時，阻礙兩者間相對運動而不肯定阻礙物體的運動．【例1】某磁場的磁感線如圖所示，有線圈自圖示A位置落到B位置，在下落過程中，自上而下看，線圈中的感應電流方向是()A．始終沿順時針方向B．始終沿逆時針方向C．先沿順時針再沿逆時針方向D．先沿逆時針再沿順時針方向解答本題時可按以下思路分析：eq\x(\a\al(原磁場,的方向))→eq\x(\a\al(回路磁通,量的變更))→eq\x(\a\al(感應電流的,磁場方向))→eq\x(\a\al(感應電流,的方向))[答案]C[解析]線圈自圖示A位置落至虛線位置過程中，磁場方向向上，向上的磁通量增加，由楞次定律的“增反減同”可知：線圈中感應電流產生的磁場方向向下，應用安培定則可以推斷感應電流的方向為順時針(俯視)．同理可以推斷：線圈自圖示虛線位置落至B位置過程中，向上的磁通量減小，由楞次定律和安培定則可得：線圈中將產生逆時針的感應電流(俯視)，故選C.總結提能應用楞次定律推斷感應電流方向的思路(1)明確探討對象是哪一個閉合電路；(2)明確原磁場的方向；(3)推斷穿過閉合回路內原磁場的磁通量是增加還是削減；(4)由楞次定律推斷感應電流的磁場方向；(5)由安培定則推斷感應電流的方向．依據楞次定律可知，感應電流的磁場肯定是(C)A．阻礙引起感應電流的磁通量B．與引起感應電流的磁場方向相反C．阻礙引起感應電流的磁通量的變更D．與引起感應電流的磁場方向相同解析：依據楞次定律，感應電流的磁場阻礙的是引起感應電流的磁通量的變更，選項A錯誤，C正確；感應電流的磁場方向在磁通量增加時與原磁場反向，在磁通量減小時與原磁場同向，故選項B、D錯誤．考點二楞次定律的應用(2)運動狀況的推斷——第一種方法：由于相對運動導致的電磁感應現象，感應電流的效果阻礙相對運動．簡記口訣：“來拒去留”．(3)面積變更趨勢的推斷——其次種方法：電磁感應致使回路面積有變更趨勢時，則面積收縮或擴張是為了阻礙回路磁通量的變更，即磁通量增大時，面積有收縮趨勢，磁通量減小時，面積有擴張趨勢．簡記口訣：“增縮減擴”．2．推斷回路運動狀況及回路面積的變更趨勢的一般步驟推斷回路面積變更趨勢時，若閉合回路所圍面積內存在兩個方向的磁場，則不宜采納簡記口訣推斷，應采納一般步驟推斷.例如，套在通電螺線管上的回路，在通電螺線管中電流變更時面積的變更趨勢，應采納一般步驟推斷.【例2】如圖所示，MN是一根固定的通電長直導線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導線上，讓線框的位置偏向導線左邊，兩者彼此絕緣．當導線中的電流突然增大時，線框整體受力狀況為()A．受力向右 B．受力向左C．受力向上 D．受力為零解答本題時應明確以下兩點：(1)探討的回路有兩個方向的磁場，磁通量應是代數和；(2)應恰當運用安培定則和左手定則．[答案]A[解析]本題可用兩種解法：解法一：依據安培定則可知通電直導線四周的磁場分布如圖所示．當直導線上電流突然增大時，穿過矩形回路的合磁通量(方向向外)增大，回路中產生順時針方向的感應電流，因ad、bc兩邊對稱分布，所受的安培力合力為零．而ab、cd兩邊雖然通過的電流方向相反，但它們所在處的磁場方向也相反，由左手定則可知它們所受的安培力均向右，所以線框整體受力向右，A正確．解法二：從楞次定律的另一表述分析可知當MN中電流突然增大時，穿過線框的磁通量增大，感應電流引起的結果必是阻礙磁通量的增大，即線框向右移動，故線框整體受力向右，A正確．總結提能發生電磁感應現象時，通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變更要依據詳細狀況而定，可能是阻礙導體的相對運動，也可能是通過變更線圈面積來阻礙原磁通量的變更，即若原磁通量增加，則通過減小面積起到阻礙的作用；若原磁通量減小，則通過增大面積起到阻礙的作用．這種方法用來推斷“動”的問題特別有效．[多選]如圖所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導線，以它們為坐標軸構成一個平面直角坐標系．四個相同的閉合圓形線圈在四個象限中完全對稱放置，兩條導線中電流大小與變更狀況相同，電流方向如圖所示，當兩條導線中的電流都起先增大時，四個線圈a、b、c、d中感應電流的狀況是(BC)A．線圈a中無感應電流B．線圈b中無感應電流C．線圈c中有順時針方向的感應電流D．線圈d中有逆時針方向的感應電流解析：由安培定則推斷磁場方向如圖所示，故線圈a、c中有電流．再依據楞次定律可知線圈a中的電流方向為逆時針，c中的電流方向為順時針，A錯，C對．而線圈b、d中合磁通量為零，無感應電流，B對，D錯．考點三楞次定律與三個定則的比較在探討電磁感應現象時，常常用到右手螺旋定則、左手定則、右手定則及楞次定律等規律．要想敏捷運用“三定則肯定律”，就必需明確這些規律的區分與聯系．1．“三定則肯定律”應用于不同的現象2.左手定則與右手定則的區分3.楞次定律與右手定則的關系1楞次定律推斷的電流方向是電路中感應電動勢的方向，右手定則推斷的電流方向也是做切割磁感線運動的導體上感應電動勢的方向.若電路是開路，可假設電路閉合，應用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向即為感應電動勢的方向.2在分析電磁感應現象中的電勢凹凸時，肯定要明確產生感應電動勢的那部分電路就是電源.在電源內部，電流方向從低電勢處流向高電勢處.【例3】[多選]如圖所示，導體AB、CD可在水平軌道上自由滑動，且兩水平軌道在中心交叉處互不相通．當導體棒AB向左移動時()A．AB中感應電流的方向為A到BB．AB中感應電流的方向為B到AC．CD向左移動D．CD向右移動[答案]AD[解析]由右手定則可推斷AB中感應電流方向為A到B，從而CD中電流方向為C到D.導致CD所受安培力方向由左手定則推斷知向右，所以CD向右移動．總結提能對于導體切割磁感線產生電磁感應的現象，應用右手定則推斷比較便利；對于磁感應強度B隨時間變更所產生的電磁感應現象，應用楞次定律推斷比較便利．美國《大眾科學》月刊網站報道，美國明尼蘇達高校的探討人員發覺：一種具有獨特屬性的新型合金能夠將熱能干脆轉化為電能．詳細而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環繞它的線圈中產生電流，其簡化模型如圖所示．A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑．現對A進行加熱，則(D)A．B中將產生逆時針方向的電流B．B中將產生順時針方向的電流C．B線圈有收縮的趨勢D．B線圈有擴張的趨勢解析：合金材料加熱后，合金材料成為強磁體，通過線圈B的磁通量增大，由于線圈B內有兩個方向的磁場，由楞次定律可知線圈只有擴張，才能阻礙磁通量的增加，選項C錯誤，D正確；由于不知道極性，無法推斷感應電流的方向，選項A、B錯誤．楞次定律推斷導體運動問題的應用技巧在電磁感應中推斷導體的運動常用以下兩種方法：(1)程序法：首先依據楞次定律推斷出感應電流的方向；然后依據感應電流處原磁場分布狀況，運用左手定則推斷出導體所受安培力的方向，最終確定導體的運動狀況．(2)楞次定律廣泛含義法：即感應電流的效果總是要抗拒產生感應電流的緣由，表現為：①阻礙導體的相對運動(來拒去留)；②通過變更線圈面積來“抗拒”(增縮減擴)．兩種方法中，后一種要敏捷、快速、精確．【典例】[多選]如圖所示，光滑固定導軌m、n水平放置，兩根導體棒p、q平行放于導軌上，形成一個閉合回路．當一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．p、q將相互靠攏B．p、q將相互遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g【解析】方法一：假設磁鐵的下端為N極，穿過回路的磁通量增加，依據楞次定律可推斷出感應電流的磁場方向向上，依據安培定則可推斷出回路中感應電流的方向為逆時針方向(俯視)．再依據左手定則可推斷p、q所受的安培力的方向，安培力使p、q相互靠攏．由于回路所受的安培力的合力向下，依據牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.若磁鐵的下端為S極，依據類似的分析可以得出相同的結果，所以A、D選項正確．方法二：依據楞次定律的另一種表述——感應電流的效果總是要抗拒產生感應電流的緣由，本題中的“緣由”是回路中的磁通量增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以p、q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g.故選項A、D正確．【答案】AD【名師點評】本例列出了推斷感應電流受力及其運動方向的方法，并進一步從多個角度深刻理解楞次定律中“阻礙”的含義．雖然方法不同，但本質都是楞次定律，只有領悟其精髓，才能運用它進行正確的推斷．深刻理解楞次定律中“阻礙”的含義是快速分析該類問題的前提．【變式】如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑行時，線框ab的運動狀況是(C)A．保持靜止不動B．逆時針轉動C．順時針轉動D．發生轉動，但電源極性不明，無法確定轉動的方向解析：依據題圖所示電路，線框ab所處位置的磁場是水平方向的，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導線框ab的磁通量將削減．Φ＝BSsinθ，θ為線圈平面與磁場方向的夾角，依據楞次定律，感應電流的磁場將阻礙原來磁場的變更，則線框ab只有順時針旋轉使θ角增大，而使穿過線圈的磁通量增加，則C正確．留意此題并不須要明確電源的極性.1．在電磁感應現象中，下列說法中正確的是(D)A．感應電流的磁場總是跟原來的磁場方向相反B．閉合線框放在變更的磁場中，肯定能產生感應電流C．閉合線框放在勻強磁場中做切割磁感線運動，肯定能產生感應電流D．感應電流的磁場總是阻礙原來磁場磁通量的變更2．[多選]如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路．將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態．下列說法正確的是(AD)A．開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉動B．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對里的方向C．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對外的方向D．開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉動解析：開關閉合的瞬間，依據楞次定律和安培定則可知直導線中電流從南向北，依據安培定則可知小磁針所在處磁場方向垂直紙面對里，所以小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉動，故A正確；開關閉合并保持一段時間后，直導線中無電流，小磁針受到地磁場作用，小磁針的N極指向北，故B、C錯誤；開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，依據楞次定律和安培定則可知直導線中電流從北向南，依據安培定則可知小磁針所在處磁場方向垂直紙面對外，所以小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉動，故D正確．3．某教室墻上有一朝南的鋼窗，當把鋼窗左側向外推開時，下列說法正確的是(C)A．穿過窗框的地磁場的磁通量變大B．穿過窗框的地磁場的磁通量不變C．從推窗人的角度看，窗框中的感應電流方向是逆時針D．從推窗人的角度看，窗框中的感應電流方向是順時針解析：地磁場由南向北，當朝南的鋼窗向外推開時，鋼窗平面與磁場平行時，沒有磁感線穿過鋼窗平面，穿過鋼窗平面的磁通量為0.依據楞次定律，穿過窗框平面的磁通量減小，從推窗人的角度看，窗框中產生的感應電流的方向為逆時針．故選項C正確，A、B、D錯誤．4．如圖所示，平行導體滑軌MM′，NN′水平放置，固定在豎直向下的勻強磁場中．導體滑線AB、CD橫放其上靜止，形成一個閉合電路，當AB向右滑動的瞬間，電路中感應電流的方向及滑線CD受到的磁場力方向分別為(C)A．電流方向沿ABCD；受力方向向右B．電流方