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学案3　习题课：楞次定律的应用

[学习目标定位] 1.学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别．

1．应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是：

(1)明确所研究的闭合电路，判断原磁场的方向；

(2)判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况；

(3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向；

(4)由安培定则根据感应电流的磁场方向，判断出感应电流的方向．

2．安培定则(右手螺旋定则)、右手定则、左手定则

(1)判断电流产生的磁场方向用安培定则．

(2)判断磁场对通电导体及运动电荷的作用力方向用左手定则．

(3)判断导体做切割磁感线运动产生的感应电流方向用右手定则.

一、“增反减同”法

感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化．

(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；

(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．

口诀记为“增反减同”．

例1　如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸处，ab边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流 (　　)

图1

A．沿abcd流动

B．沿dcba流动

C．先沿abcd流动，后沿dcba流动

D．先沿dcba流动，后沿abcd流动

解析　本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键要分析清楚矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反．由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.

答案　A

二、“来拒去留”法

由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动，简称口诀“来拒去留”．

例2　如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)

图2

A．向右摆动 B．向左摆动

C．静止 D．无法判定

解析　本题可由两种方法来解决：

方法1：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示．分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元．取上、下两小段电流元作为研究对象，由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，故A正确．

甲　　　　　　　　　　　乙

方法2(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故A正确．

答案　A

三、“增缩减扩”法

当闭合电路中有感应电流产生时，电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使电路的面积有变化(或有变化趋势)．

(1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用．

(2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用．

口诀记为“增缩减扩”．

例3　如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑金属导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是 (　　)

图3

A．一起向左运动

B．一起向右运动

C．ab和cd相向运动，相互靠近

D．ab和cd相背运动，相互远离

解析　由于在闭合回路abcd中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的．故选C.

答案　C

四、“增离减靠”法

发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定．可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化．即：(1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用．(2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用．

口诀记为“增离减靠”．

例4　一长直铁心上绕有一固定线圈M，铁心右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，M连接在如图4所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关，下列情况中，可观测到N向左运动的是 (　　)