高中物理第四章电磁感应第3节楞次定律讲义含解析新人教版选修3_2

第3节楞次定律1.楞次定律的内容：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．楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有三种：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”)。

3．闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向。

一、楞次定律1．探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。

(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。

(3)实验分析：①线圈内磁通量增加时的情况②线圈内磁通量减少时的情况表述一：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；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。

表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。

2．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。

二、右手定则1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

如图所示。

2．适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。

1．自主思考——判一判(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。

(×)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。

(×)(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。

(×)(4)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向。

(√)(5)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。

(√)(6)右手定则即右手螺旋定则。

(×)2．合作探究——议一议(1)楞次定律中“阻碍”与“阻止”有何区别？提示：阻碍不是阻止，阻碍只是延缓了磁通量的变化，但这种变化仍将继续进行。

(2)当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时，感应电流的效果是阻碍线圈或磁场的运动吗？提示：感应电流阻碍线圈与磁场间的相对运动。

(3)左手定则和右手定则中“四指所指的方向”表示的物理意义一样吗？提示：左手定则中“四指所指的方向”为已知电流的方向，右手定则中“四指所指的方向”表示感应电流的方向。

1．因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。

2．楞次定律中“阻碍”的含义[典例] 电阻R 、电容C 与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N 极朝下，如图所示。

现使磁铁开始自由下落，在N 极接近线圈上端的过程中，流过R 的电流方向和电容器极板的带电情况是( )A ．从a 到b ，上极板带正电B ．从a 到b ，下极板带正电C ．从b 到a ，上极板带正电D ．从b 到a ，下极板带正电[思路点拨]明确穿过线圈的磁通量及其变化情况――→楞次定律判断线圈中感应电流的磁场方向――→安培定则判断线圈中感应电流的方向[解析] 在磁铁自由下落，N 极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向下且在增大，根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针绕向(由上向下看)，流过R 的电流方向从b 到a ，电容器下极板带正电。

选项D 正确。

[答案] D楞次定律的使用步骤1．[多选]如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )解析：选CD 根据楞次定律可以判断，A 、B 线圈的上端为N 极，C 、D 线圈的上端为S 极，再根据安培定则可以判断线圈中感应电流的方向正确的是C 、D 选项。

2.[多选]如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd ，则( ) A ．若线圈向右平动，其中感应电流方向是a →b →c →d B ．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C ．当线圈以ad 边为轴转动时(转动角度小于90°)，其中感应电流方向是a →b →c →dD ．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a →b →c →d解析：选BD 根据安培定则知，线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad 边为轴转动时，磁通量减少，感应电流产生的磁场与原磁场同向，感应电流方向为a →d →c →b ，A 、C 错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，B 正确；若线圈向导线靠近时，磁通量增加，感应电流产生的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，感应电流方向为a →b →c →d ，D 正确。

3.如图所示，当磁场的磁感应强度B 增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为( ) A ．内环顺时针，外环逆时针 B ．外环顺时针，内环逆时针 C ．内、外环均为顺时针 D ．内、外环均为逆时针解析：选A 当磁场增强时，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强，其方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可得，回路中的感应电流方向为：外环逆时针，内环顺时针，正确选项为A 。

[典例] [多选]如图所示，光滑平行金属导轨PP ′和QQ ′处于同一水平面内，P 和Q 之间连接一电阻R ，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。

现垂直于导轨放置一根导体棒MN ，用一水平向右的力F 拉动导体棒MN ，下列关于导体棒MN 中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是( )A ．感应电流的方向是N →MB ．感应电流的方向是M →NC ．安培力水平向左D ．安培力水平向右[思路点拨] 本题可按以下思路进行分析：⎦⎥⎥⎤磁场方向切割方向――→右手定则 感应电流的方向――→左手定则 安培力的方向 [解析] 以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N →M ，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A 、C 正确。

[答案] AC1．楞次定律与右手定则的比较2．右手定则与左手定则的比较1.[多选]如图所示，导体ab 、cd 可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。

当导体棒ab 向左移动时( )A ．ab 中感应电流的方向为a 到bB ．ab 中感应电流的方向为b 到aC ．cd 向左移动D ．cd 向右移动解析：选AD 由右手定则可判断ab 中感应电流方向为从a 到b ，从而cd 中电流方向为从c 到d ，根据左手定则可判定导体cd 中安培力方向水平向右，即向右移动，A 、D 正确。

2.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef 与环接触良好，当ef 向右匀速运动时( )A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B．整个环中有顺时针方向的电流C．整个环中有逆时针方向的电流D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流解析：选D 由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D。

1．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是( )A．阻碍引起感应电流的磁通量B．与引起感应电流的磁场方向相反C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同解析：选C 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可与原磁场方向相反，故选项C正确。

2．(2016·上海高考)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁( )A．向上运动B．向下运动C．向左运动D．向右运动解析：选B 据题意，从题图中可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下，由安培定则可知线圈中感应电流激发的感应磁场方向向上，即两个磁场的方向相反，则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加，故选项B正确。

3.(2017·全国卷Ⅲ)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。

金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。

现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析：选D 金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，闭合回路PQRS中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确。

4．[多选]两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。

当ab在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是( ) A．cd内有电流通过，方向是d→cB．cd向左运动C．磁场对cd作用力向左D．磁场对ab作用力向左解析：选AD 为了判断cd内电流方向，首先判断ab内的电流方向，因为ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则判断可知电流的方向是b→a，ab起着电源作用，电流从a端流出，回路的电流方向是b→a→d→c→b，所以A是对的。

由左手定则可知D是正确的。

5．[多选]信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区如图所示。

刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中产生感应电流，那么下列说法正确的是( )A．a、b、c三位置经过检测头时，线圈中有感应电流产生B．a、b、c三位置经过检测头时，线圈中无感应电流产生C．a、c两位置经过检测头时，线圈中感应电流方向相同D．a、c两位置经过检测头时，线圈中感应电流方向相反解析：选AD a、b、c三位置处于磁性过渡区，经过检测头时，引起线圈中磁通量变化，有感应电流产生，A对B错。

a、c两位置磁性变化规律不同，经过检测头时引起线圈中磁通量变化情况相反，感应电流方向相反，C错D对。

6．(2016·海南高考)如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。