第十二章电磁感应.docx

第十二章 电磁感应本章学习提要1．掌握楞次定律．能熟练应用楞次定律判断磁通量发生变化时感应电流的方向。2．掌握导体切割磁感线时感应电动势大小的计算方法，但仅限于B、l、v三者相互垂直的简单情况。电场感应现象的产生条件以及判别导体切割磁感线时感应电流方向的“右手定则”，在基础型课程中已经做了阐述。在此基础上，本章内容进一步探讨反映磁通量发生变化时感应电流方向的规律——楞次定律，并要求对导体切割磁感线时感应电流的大小进行定量计算。楞次定律是本章重点探索研究的内容，要求通过实验归纳得出结论。本章内容虽只有两个知识点，但均属于“掌握”级要求，通过学习，对电磁学规律在人类文明发展中作用的认识要提升到一个新的高度。A 楞次定律一、学习要求掌握楞次定律，能熟练运用楞次定律判断感应电流的方向。从能的转化和守恒的角度理解楞次定律的内涵，深入认识电磁感应现象的本质。采用分组方式对“磁通量变化时感应电流的方向”进行实验探究，经历根据实验记录归纳出规律性结论的过程。通过回顾从法拉第发现电磁感应现象到楞次总结出判断感应电流的方向的规律的过程，感悟人类对自然规律的发现和应用，是与历代科学家的贡献分不开的。二、要点辨析1．在“楞次定律”探索实验中，如何使实验效果更好实验前先设计好实验方案，画出记录实验过程的表格，然后根据实验记录分析、归纳出规律性的结果。在具体实施第一个方案时（课本第60页），很可能找不到什么规律，可以再进一步用电流变化改变磁通量的电路（见基础型课程课本图11-7），代替磁铁的插入、拉出，以拓宽认识磁通量发生变化的各种形式，使实验效果更好，更有说服力。2．如何理解楞次定律的内涵感应电流的磁场总是要阻碍原磁场磁通量的变化：原磁场增强时，感应电流的磁场阻碍它增强，跟原磁场反向；原磁场减弱时，感应电流的磁场阻碍它减弱，跟原磁场同向。在导体与磁体做相对运动时，如何理解感应电流的磁场总是阻碍相对运动呢？以拓展型课程Ⅰ（第二册）图12-3为例，当磁棒的N极插入线圈时（图a），线圈中产生感应电流，这载流线圈就相当于一根条形磁铁，N极面向磁棒的N极，结果两个N极之间互相排斥，其效果是反抗磁棒的插入。当把磁棒的N极从线圈中拔出时（图b），线圈中产生感应电流，相当于条形磁铁的S极在上端，它和磁棒的N极互相吸引，其效果是阻止磁棒的拔出。所以，楞次定律还可以表述为：感应电流产生的效果总是反抗引起感应电流的原因。这里所说的“效果”，既可理解为感应电流激发的磁场，也可以理解为因感应电流引起的机械作用；这里所说的“原因”，既可指原磁场磁通量发生变化，也可指引起磁通量变化的相对运动或回路的形变。3．如何理解“楞次定律符合能的转变和守恒定律”我们知道，感应电流在闭合回路中流动时将释放焦耳热。根据能量守恒定律，能量不可能无中生有，这部分热只可能从其他形式的能量转化而来，按照楞次定律，把磁棒插入线圈或从线圈中拔出（见课本图12 -3），外力都必须克服斥力或引力做机械功，在做功过程中把机械能转化成电能，通过感应电流做功又转化为焦耳热。设想感应电流的“效果”不是反抗引起感应电流的“原因”，而是促进相对运动，那么只要用外力把磁铁稍稍移动一下，感应电流使磁铁动得更快些，于是感应电流增大了，这个增大又进一步加速相对运动……如此不断反复加强，由最初微小移动做的功，就能得到无穷大的动能和电能，这显然是与能的转化和守恒定律相违背的，所以，感应电流的方向必定遵从楞次定律所表述的规律。这充分说明楞次定律实际上就是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。4．楞次定律的应用在应用楞次定律解决实际问题时，按下列四个步骤判定感应电流的方向：①明确原磁场方向；②确定原磁场的磁通量是增强还是减弱；③根据楞次定律确定感应电流磁场的方向（跟原磁场同向还是反向）；④用安培定则确定感应电流方向。在这四步中步骤③是核心所在。画成图表如下：明确原磁场方向确定原磁场的变化情况感应电流的磁场方向感应电流的方向楞次定律安培定则5．楞次定律与右手定则一致吗在导体切割磁感线而产生感应电流的情况下，运用楞次定律判断感应电流方向，与用右手定则判断的结果是一样的，如图12-1所示，在两根平行的光滑导轨上，垂直放置两条直导线，整个装置处在垂直于轨道平面向下的匀强磁场中，当导线cd向右滑动的过程中，用右手定则判断可知，cd导线中感应电流方向是dcabd，ab导线受向右安培力作用而向右运动，若用楞次定律分析，当cd向右滑动时，回路中磁通量增大，感应电流磁场应阻碍磁通量增大，所以它的方向跟原磁场方向相反（垂直于轨道平面向上），用安培定则可知感应电流方向也是dcabd，最后得到ab导线向右运动的相同结果。三、例题分析【示例1】在图（a）中，当磁铁突然向铜环运动时，铜环是向左摆动还是向右摆动？【分析】可从以下三个角度认识楞次定律：①从磁通量变