楞次定律和自感现象
高中物理第2章楞次定律和自感现象第1节感应电流的方向楞次定律素材鲁科版选修3_2
楞次定律楞次定律：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。
楞次定律还可表述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
楞次定律（Lenz's law）是一条电磁学的定律，可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。
它是由俄国物理学家海因里希·楞次（Heinrich Friedrich Lenz）在1834年发现的。
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
物理简介1834年，物理学家海因里希·楞次（H.F.E.Lenz，1804-1865）在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律（Lenz law ）。
简单的说就是“来拒去留”的规律，这就是楞次定律的主要内容。
物理表述楞次定律可概括表述为：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。
表述特点楞（léng）次定律的表述可归结为：“感应电流的效果总是反抗引起它的原因。
” 如果回路上的感应电流是由穿过该回路的磁通量的变化引起的，那么楞次定律可具体表述为：“感应电流在回路中产生的磁通总是反抗（或阻碍）原磁通量的变化。
”我们称这个表述为通量表述，这里感应电流的“效果”是在回路中产生了磁通量；而产生感应电流的原因则是“原磁通量的变化”。
可以用十二个字来形象记忆“增反减同，来阻去留，增缩减扩”。
如果感应电流是由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的，那么楞次定律可具体表述为：“运动导体上的感应电流受的磁场力（安培力）总是反抗（或阻碍）导体的运动。
”我们不妨称这个表述为力表述，这里感应电流的“效果”是受到磁场力；而产生感应电流的“原因”是导体作切割磁感线的运动。
从楞次定律的上述表述可见，楞次定律并没有直接指出感应电流的方向，它只是概括了确定感应电流方向的原则，给出了确定感应电流的程序。
要真正掌握它，必须要求对表述的涵义有正确的理解，并熟练掌握电流的磁场及电流在磁场中受力的规律。
高中物理第2章楞次定律和自感现象第2节自感课件鲁科版选修3_2
2.如图 223 所示，灯 LA、LB 完全相同，带铁芯的线 圈 L 的电阻可忽略。则 ( )
A．S 闭合瞬间，LA、LB 同时发光，接着 LA 变暗， LB 更亮，最后 LA 熄灭 B．S 闭合瞬间，LA 不亮，LB 立即亮 C．S 闭合瞬间，LA、LB 都不立即亮
图 223
D．稳定后再断开 S 的瞬间，LB 熄灭，LA 比 LB(原先亮度)更亮
自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作 用， 线圈中的电流逐渐增大， 与线圈串联的元件中的电流也逐渐 增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐 渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
[思路点拨]
[解析] 甲图中，灯泡 A 与电感线圈 L 在同一个支路中， 流过的电流相同，断开开关 S 时，线圈 L 中的自感电动势的作 用使得支路中的电流瞬间不变，以后渐渐变小，A、B 错误。
乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电 流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈 的自感电动势要阻碍电流变小，此瞬间电感线圈中的电流不 变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电。因此反向流过A 的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下， 然后渐渐变暗，C错误，D正确。 [答案] D
一、自感现象 由导体 自身电流 变化所产生的电磁感应现象。
二、自感电动势
定义
自感 电动 势 大小
电流 变化所产生的感应电动势 由导体自身_____
E＝L
ΔI 电流变化率 成正比 ，与___________ Δt
方向 作用
高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第2节 自感课件 鲁科版选修3-2
高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第2节 自感课件 鲁科版选修3-2
第2章 楞次定律和自感现象
第2节 自 感
第2章 楞次定律和自感现象
1.了解自感现象． 2.知道自感现象产生的原因． 3. 了解影响自感电动势大小的因素，认识自感电动势的作用． 4. 知道自感系数的决定因素是自感线圈的自身结构．
A．电源的内阻较大 C．线圈电阻偏大
B．小灯泡电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
解析：选 C.在断电自感现象中，断电时线圈与小灯泡构成回路， 线圈中储存的磁场能转化为电能，线圈相当于电源，自感电动 势 E 自＝LΔΔIt，与原电源无关，选项 A 错误；如果小灯泡电阻 偏大，则闭合开关 S 时通过线圈的电流较大，断开开关 S 时可 看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，选项 B 错误；如 果线圈电阻偏大，则通过线圈的电流较小，断电时只看到小灯 泡不显著的延时熄灭现象，而不会出现闪亮现象，选项 C 正确； 如果线圈的自感系数较大，则自感电动势较大，能看到显著的 延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，选项 D 错误．
命题视角 2 断电自感分析 (多选)如图所示，电路甲、乙中电阻 R 和自感线圈 L 的
电阻都很小，小于灯泡 A 的电阻．闭合开关 S，使电路达到稳 定，灯泡 A 发光，则( )
A．在电路甲中，断开 S，A 将渐渐变暗 B．在电路甲中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 C．在电路乙中，断开 S，A 将渐渐变暗 D．在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗
命题视角 1 自感现象的理解 下列关于自感现象的论述中，正确的是( )
A．线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比 B．当线圈中电流减弱时，自感电流的方向与原电流方向相反 C．当线圈中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相反 D．穿过线圈的磁通量的变化和线圈中电流的变化无关
楞次定律和自感现象复习
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解析
只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感
应电流，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中 向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感
应电流，A、C错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动
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考点一
电磁感应现象是否发生的判断
【典例1】 如图9-1-4所示，一通电螺线管b放在 闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和
线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产
生感应电流，可采用的方法有 A．使通电螺线管中的电流发生变化 (
图9-1-4 )．
同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减
小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流 ( 俯 视)，电流从a→G→b. 答案 D
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【变式跟踪2】 如图9-1-7所示，通电 螺线管左侧和内部分别静止吊一 导体环a和b，当滑动变阻器R的滑
使用“程序法”处理问题时，需注意以下两点：(1)根据
题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序；(2)在分析和 解决问题时，要严格按照解题程序进行，这样可以规范 解题过程、减少失误、节约解题时间．
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2．判断感应电流方向的“四步法”
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磁场中，与磁场方向 垂直 的面 积S与B的乘积． 2．公式：Φ＝ BS.
楞次定律和自感现象ppt课件
专题分类突破
例2 将一段导线绕成图2甲所 示的闭合电路，并固定在水平 面(纸面)内，回路的ab边置于 垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中 ．回路的圆形区域内有垂直纸 面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ 的正方向，其磁感应强度B随 时间t变化的图象如图乙所示． 用F表示ab边受到的安培力， 以水平向右为F的正方向，能 正确反映F随时间t变化的图象 整合
0到T/4 B均匀 减小
楞次 定律
感应 电流 恒定 顺时 针
左手 定则
安培 力恒 定 向左
B项正确
同理可判断出其它时间段的安培力方向
专题分类突破
例3 如图所示，一个 边长为a、电阻为R的 等边三角形线框，在 外力作用下以速度v匀 速穿过宽度均为a的两 个匀强磁场，这两个 磁场的磁感应强度大 小均为B，方向相反． 线框运动方向与底边 平行且与磁场边缘垂 直．取逆时针方向的 电流为正，试通过计 算，画出从图示位置 开始，线框中产生的 感应电流I与沿运动方 向的位移x之间的函数 图象．
2．求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接 进行计算．
(2)若电流变化，则： ①利用克服安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克 服安培力所做的功； ②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能 的减少量等于产生的电能．
专题分类突破
章末整合
例6 如图6所示，一对光滑的平行 M 金属导轨固定在同一水平面内，导 轨间距L＝0.5 m，左端接有阻值R＝ 0.3 Ω的电阻，一质量m＝0.1 kg，电 1 2 ( 1 ) 由 x at 得：t =3s 阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨 N 2 上，整个装置置于竖直向上的匀强 磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 E BLx =1.5A T．棒在水平向右的外力作用下，由 I RI r 1.5× t R ＝ r 4.5tC. Rr 根据电流定义式有： q＝ t＝ 3C 静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀 加速运动，当棒的位移x＝9 m时撤 去外力，棒继续运动一段距离后停 下来，已知撤去外力前后回路中产 (2)撤去外力前棒做匀加速运动：v＝at＝6 m/s. 生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨 Q2＝ΔEk＝mv2/2＝1.8 J 足够长且电阻不计，棒在运动过程 中始终与导轨垂直且两端与导轨保 (3)在撤去外力前的焦耳热为Q1＝2Q2＝3.6 J 持良好接触．求： (1)棒在匀加速运动过程中，通过电 根据动能定理有：WF－Q1＝ΔEk 阻R的电荷量q. (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热 则WF＝Q1＋ΔEk＝5.4 J Q2. (3)外力做的功WF.
专题18 楞次定律和自感现象
2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题18 楞次定律和自感现象【重点知识解读】1.楞次定律的内容为：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.对于楞次定律要重点理解“阻碍”的含义，可从三个角度理解：○1.从磁通量当导体中电流减小时，导体中产生的感应电动势的方向与原来电流的方向相同。
3.自感现象是由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象，自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。
当电流增大时，产生的自感电动势的方向与电流方向相反，阻碍电流增大；当电流减小时，产生的自感电动势的方向与电流方向相同，阻碍电流减小。
由于自感电动势的作用，闭合电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即增大；断开电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即减小到零。
4.自感现象的分析方法：当流经线圈L的电流突然增大的瞬间，我们可把线圈看作一个阻值很大的电阻；当流经线圈L的电流突然减小的瞬间，我们可以把线圈看作是一个电源，它提供一个与原电流方向相同的电流。
5.在处理自感现象或相关计算问题时，在电键闭合瞬间，线圈被认为断路；电流稳定时，理想线圈被认为是短路；断开电键时，线圈等效为一个电源，其电流由稳定时的值开始减小。
【高考命题动态】楞次定律和自感现象、涡流是考纲中的三个考点。
楞次定律和自感现象、涡流一般以选择题命题考查。
楞次定律是电磁感应中判断感应电流方向的重要规律，可能与法拉第电磁感应定律等综合考查。
【最新模拟题专项训练】。
1．（2012江苏省启东中学考前辅导题）如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感L的电阻可忽略，D为理想二极管．电键K解析：一条形磁铁沿闭合线圈中心轴线以不同速度匀速穿过线圈，两次磁通量变化△Ф相同，由q=△Ф/R可知，两次通过电阻R的电荷量相同，选项A正确；由于两次匀速穿过线圈的速度不同，产生的感应电动势不同，感应电流不同，两次电阻R中产生的热量Q=EIt=Eq不相同，选项B错误；当条形4.（2012年2月河北省五校联盟模拟）现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。
高中物理第2章楞次定律和自感现象第1节感应电流的方向课件鲁科版选修3_2
楞次定律的应用
1．因果关系 楞次定律表明感应电流的磁场阻碍产生感应电流的磁场的 磁通量的变化，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结 果，即“结果”阻碍“原因”。
2．“阻碍”的理解
3.“阻碍”的表现形式 楞次定律中的“阻碍”的作用，正是能的转化和守恒定律 的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电 能，常见的情况有以下三种： (1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)； (2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)； (3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。
甲
乙 丙
向下
向上 向下
丁
向上
逆时针
向上
3．实验结论 (1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场 的方向 相反 ； (2)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场 的方向 相同 。
二、楞次定律 1．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。
2．理解 当磁铁靠近导体线圈上端时，穿过线圈的磁通量增加，感应 电流的磁场与原磁场的方向 相反 ，由于同名磁极相互排斥，阻碍 磁铁相对线圈向下运动；当磁铁远离线圈上端时，穿过线圈的磁 通量减少，感应电流的磁场与原磁场的方向 相同 ，由于异名磁极 相互吸引，阻碍磁铁相对线圈向上运动。
一、探究感应电流的方向 1．实验探究 将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、 S极插入、抽出线圈，如图211所示，记录感应电流方向。
图211
2．实验记录
图号
磁场方向
感应电流方 感应电流的
向(俯视) 逆时针
顺时针 顺时针
磁场方向 向上
向下 向下
归纳总结 感应电流的磁 场_____ 阻碍 磁通 量的增加 感应电流的磁 阻碍 磁通 场_____ 量的减少
理解电磁感应中的楞次定律和自感现象
理解电磁感应中的楞次定律和自感现象电磁感应是电磁学中的一个重要概念，描述了磁场的变化引起的电场现象，以及电流的变化引起的磁场现象。
电磁感应中的两个基本定律是楞次定律和自感现象。
本文将详细探讨这两个定律的含义和应用。
楞次定律是描述电磁感应中电场的产生和变化的定律。
它由法国物理学家楞次于1831年提出，被公认为电磁学的基础定律之一。
楞次定律可以表达为：当一个磁场的变化穿过一个闭合回路时，该回路中会产生一个电动势。
楞次定律可以通过一个简单的实验来观察和验证。
首先，我们将一个螺线管连接到一个示波器上，然后将一个强磁铁快速移动进入螺线管内。
在磁铁移动的过程中，示波器会显示一个电压信号的变化，这就说明了楞次定律的实际效应。
楞次定律的实质是电磁感应现象，也就是磁场变化会引起电场的产生和变化。
这是因为磁场的变化会导致电磁场的旋度产生涡旋电场，从而在闭合回路上产生电流。
这个电流的大小和方向与磁场变化的速率和方向有关。
楞次定律实际上是法拉第定律的特例，它描述了磁场变化引起的电场现象。
自感是电磁感应中的另一个重要现象，它描述了电流变化引起的磁场现象。
当电流通过一个线圈时，它会产生一个磁场。
这个磁场会影响线圈本身，使得线圈中的电流随着时间变化而改变。
自感的物理机制可以通过电磁感应实验来观察和验证。
在一个闭合回路中，我们将一个螺线管连接到一个电源和一个开关上。
当开关打开或关闭时，螺线管内的电流会随之变化。
这个变化的电流会产生一个磁场，然后又作用在螺线管内，使得电流再次发生变化。
这种现象称为自感。
自感的强度取决于线圈的几何形状、匝数和电流的变化速率。
自感现象是电路电感的基础，也是各种电感元件的重要特性。
电感元件常用来稳定电流、滤波、存储和传递能量。
在通信领域中，电感元件也常用于构建无线电传输线圈、天线和变压器等设备。
总结起来，楞次定律和自感现象是电磁感应中的两个基本定律。
楞次定律描述了磁场变化引起的电场现象，而自感现象描述了电流变化引起的磁场现象。
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LK ·物理
选修3-2
甲 图 2－4
乙
A．E1>E2，I1 沿逆时针方向，I2 沿顺时针方向 B．E1<E2，I1 沿逆时针方向，I2 沿顺时针方向 C．E2<E3，I2 沿顺时针方向，I3 沿逆时针方向 D．E2＝E3，I2 沿顺时针方向，I3 沿顺时针方向
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选修3-2
【解析】 由图线 Oa 段 B 大于零且随时间均匀增加知 ΔB 该段时间内 B 的方向向里增强，且 ＝恒量．由楞次定律知 Δt 感应电流 I1 的方向为逆时针方向，由法拉第电磁感应定律知 ΔΦ ΔB E1＝ ＝ S.对 bc 段，B 大于零，即方向向里且逐渐减小， Δt 4 由楞次定律知感应电流 I2 的方向为顺时针方向，由法拉第电 ΔΦ ΔB 磁感应定律知 E2＝ ＝ S，式中 ΔB 与 E1 中 ΔB 相同，故 Δt 1 E2＝ 4E1，即 E1<E2；
【答案】 B
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选修3-2
2．一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为 正．在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图 2－4 甲所示．现令磁感应强度 B 随时间 t 变化，先按图乙中 所示的 Oa 图线变化，后来又按图线 bc 和 cd 变化．令 E1、 E2、E3 分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小， I1、 I2、I3 分别表示对应的感应电流，则( )
【答案】 D
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选修3-2
电磁感应中的图象问题
1.在电磁感应现象中，图象能直观形象地描述电压、电 流、磁感应强度、外力、安培力等参量的变化规律． 分析图象问题时应特别关注的四点事项： (1)图象中两个坐标轴各代表什么意义． (2)图象中纵坐标的正、负表示什么意义． (3)画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取． (4)注意图象横轴、纵轴截距以及图线斜率、图线覆盖面 积的物理意义．
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选修3-2
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选修3-2
楞次定律和右手定则的应用
1.楞次定律解决的是感应电流的方向问题，其核心思想 是“阻碍”．它关系到两个磁场：感应电流的磁场(新产生的 磁场)和引起感应电流的磁场 (原来就有的磁场 )．前者和后者 的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻 碍”后者“变化”的关系．磁通量发生变化是原因，产生感 应电流是结果，应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的 因果关系．
选修3-2
【解析】
无论电源极性如何，在两个电磁铁中间的区
域内会产生水平方向的匀强磁场， 当滑片 P 自左向右滑动时， 电路中的电流减小，磁场减弱，引起穿过闭合导线框 ab 的磁 通量减少，在线框 ab 中会产生感应电流，根据楞次定律，感 应电流产生的磁场会阻碍原磁通量的减少，则线框将沿顺时 针方向转动，通过增大有效面积来阻碍引起感应电流的磁通 量的减少，所以选项 C 正确．
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2．考查形式一般有两种：一是由给定的电磁感应过程得 出正确的图象，二是由给定的有关图象进行分析过程或另外 形式图象．但无论何种形式都要应用法拉第电磁感应定律、 楞次定律或右手定则等规律来分析解决． 该题型大多以选择题形式呈现，排除法通常是最快捷的 方法．
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图 2－2
A．M 中的感应电流方向一直向左 B．M 中的感应电流方向一直向右 C．M 中先有自右向左，后有自左向右的感应电流 D．M 中先有自左向右，后有自右向左的感应电流
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选修3-2
【解析】
由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感
应电流的磁场要阻碍原磁场增强，由安培定则知， M 中感应 电流的方向自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化 使线圈中产生了感应电流，感应电流的磁场要阻碍原磁场减 弱，由安培定则知，M 中感应电流的方向自右向左，D 正确．
图 2－3
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选修3-2
【解析】 从 B－t 图象中获取磁感应强度 B 与时间 t 的 ΔΦ 关系，结合 E＝ 及安培力 F＝BIL 得 F－t 关系． Δt
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选修3-2
T T T 由 B－t 图象可知， 在 0～ 时间内， B 均匀减小； ～ 时 4 4 2 间内，B 反向均匀增大．由楞次定律知，通过 ab 的电流方向 向上，由左手定则可知 ab 边受安培力的方向水平向左．由于 ΔB B 均匀变化，产生的感应电动势 E＝ S 不变，则安培力大 Δt T 小不变．同理可得在 ～T 时间内，ab 边受安培力的方向水 2 平向右，故选项 B 正确．
【答案】 C
ห้องสมุดไป่ตู้
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选修3-2
1．如图 2－ 2 所示，铁质齿轮 P 与车轮同步转动，右端 有一个绕有线圈的磁体，M 是一个电流检测器．当车轮带动 齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁 化，使磁场增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线 圈中产生了感应电流．将这个电流放大后去控制制动装置， 可有效地防止车轮被制动抱死．在齿 a 转过虚线位置的过程 中，关于 M 中感应电流的说法正确的是( )
(2013· 山东高考 )将一段导线绕成图甲 2－ 3 所示 的闭合回路，并固定在水平面 (纸面 )内．回路的 ab 边置于垂 直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面 的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度 B 随时 间 t 变化的图象如图乙所示．用 F 表示 ab 边受到的安培力， 以水平向右为 F 的正方向，能正确反映 F 随时间 t 变化的图 象是 ( )
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选修3-2
如图 2－1 所示， ab 是一个可绕垂直于纸面的轴 转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片 P 自左向右滑 动时，从纸外向纸里看，线框 ab 将( )
A．保持静止不动 B．逆时针方向转动 C．顺时针方向转动
图 2－1
D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向
LK ·物理
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选修3-2
2 ．运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结 为：“一原、二感、三电流”．即为：明确原磁场 (弄清原磁 场的方向及磁通量的变化情况 )→确定感应电流的磁场 (根据 楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况， 确定出感应电流产生的感应磁场的方向 )→判定电流方向 (根 据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向 )． 3． 右手定则是楞次定律在部分导体切割磁感线情况下的 特殊形式，切割磁感线运动是原因，产生感应电流是结果， 运用时易与左手定则混淆，切记要抓住因果关系．