上一节我们学习了电磁感应产生的条件,即:穿过闭合线圈的磁通量有变化。那么,电磁感应产生的感应电流是怎样的?方向又如何判断?我们这节课就来研究这个问题——楞次定律。
一:实验探究影响感应电流方向的因素
如图所示,连接电路;将磁铁向线圈插入或抽出;观察实验现象,完成表格中饰演数据的填写。
总结:当原磁场的磁通量变大时,感应电流产生的磁场和原磁场方向相反,以反抗磁通量的增加;当原磁场的磁通量变小时,感应电流产生的磁场和原磁场方向相同,以补偿磁通量的减少。
原磁场的磁通量变化和感应电流产生的磁场的关系可总结为:增反减同。
二:楞次定律及其应用
1,结合以上的实验数据,物理学家楞次总结道:
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,楞次定律的理解
(1)楞次定律主要内容是关于两个磁场:原磁场和感应电流的磁场。
(2)阻碍,不是阻止,更不是反向。增反减同(可理解为反抗,“电的惯性”)。
(3)楞次定律是能量守恒的一种体现。
(4)从导线和磁体的相对运动来说,导线中有感应电流在磁场中会受到安培力,安培力的方向总要阻碍相对运动,阻碍磁通量的变化——来拒去留(电磁阻尼和电磁驱动)。
3,例题:利用楞次定律判断感应电流的方向
思考:要想判断感应电流,就要判断感应电流的磁场,根据增反减同,先要判断原磁场的变化。所以,感应电流的方向判断,可以分成以下四个步骤。
(1)判读原磁场方向
(2)判读闭合回路中磁通量的变化
(3)由楞次定律(增反减同),判断感应电流新产生的磁场方向
(4)由感应电流的磁场方向结合右手螺旋定则,判断感应电流方向。
例题:通电直导线与矩形线圈在同一平面内,当线圈远离导线时,判断线圈中感应电流的方向。
三:右手定则
楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线
利用楞次定律四步骤,可得感应电流方向向上,由b到a。
当导线在磁场中切割磁感线时,除了用楞次定律外,我们还有更方便的方法——右手定则,来判断感应电流的方向。
内容:伸开右手让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从掌心进入,拇指指向导体运动方向,其余四指指向的就是导体中感应电流方向。
课后反思:
本节课重点在:楞次定律的理解和记忆,“阻碍”二字判断感应电流的方向。本节课难点在:根据感应电流的方向,进一步判断导体受安培力和磁体的相对运动。对楞次定律的深入理解:导线受到的安培力总是阻碍导线和磁铁的相对运动,和后面要学习的电磁阻尼电磁驱动相联系。