1、学海在线资源中心 楞次定律和右手定则的应用编稿：张金虎 审稿：李勇康【学习目标】1实验探究获得感应电流方向的决定因素，能熟练地运用楞次定律以及右手定则判断感应电流的方向。2深入理解楞次定律的意义，能够利用它判断感应电流产生的力学效果。【要点梳理】要点一、楞次定律的得出要点二、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。 要点诠释：（1）定律中的因果关系。闭合电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而结果是出现了感应电流的磁场。 （2）楞次定律符合能量守恒定律。感应电流的磁场在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管（课本实验）间的相对运动的过程中，机械能转
2、化成了电能。楞次定律中的“阻碍”正是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。 （3）楞次定律中两磁场间的关系。闭合电路中有两个磁场，一是引起感应电流的磁场，即原磁场；二是感应电流的磁场。当引起感应电流的磁通量（原磁通量）要增加时，感应电流的磁场要阻碍它的增加，两个磁场方向相反；原磁通量要减少时，感应电流的磁场阻碍它的减少，两个磁场方向相同。 （4）正确理解“阻碍”的含义。感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的原因原磁场磁通量的变化，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁场的磁通量。“阻碍”的具体表现是：当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当原磁通量减少时，两磁场方向相同。阻碍不等于阻止，其作
3、用是使磁通量增加或减少变慢，但磁通量仍会增加或减少。要点三、楞次定律的应用 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。 以上步骤可概括为四句话：“明确增减和方向，增反减同切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向。”要点四、右手定则 1内容：伸出右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂直进入，并使拇指指向导体运动方向，这时其余四指所指方向就是感应电流的方向。 2适用范
4、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，它是楞次定律的一种特殊情况。要点五、楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因，常见有以下四种表现： （1）就磁通量而言，总是阻碍引起感应电流的磁通量（原磁通量）的变化。 （2）就相对运动而言，阻碍导体间的相对运动，简称口诀：“来拒去留”。 （3）就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化。若穿过闭合电路的磁感线都朝同一方向，则磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有增大趋势，简称口诀：“增缩减扩”。 （4）就电流而言，感应电流阻碍原电流的变化，即原电流增大
5、时，感应电流方向与原电流方向相反；原电流减小时，感应电流方向与原电流方向相同，简称口诀：“增反减同。”要点六、楞次定律与能量守恒电磁感应现象中，感应电流的能量（电能）不是凭空产生的，而是从其他形式的能量转化来的，如图所示，当条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生图示方向的电流，而这个感应电流对条形磁铁产生斥力，阻碍条形磁铁的靠近，必须有外力克服这个斥力做功，它才能移近线圈；当条形磁铁离开线圈时，感应电流方向与图中所示方向相反，感应电流对磁铁产生吸引力，阻碍条形磁铁的离开。这里外力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程。 由此可见，当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感应电流而受到的磁场力必然阻碍此
6、导体的相对运动。所以楞次定律还可以表述为：当磁体间因相对运动产生感应电流时，感应电流的磁场总是阻碍导体间的相对运动。 综上所述，楞次定律是符合能量守恒定律的。要点七、楞次定律与右手定则的关系 楞次定律与右手定则的关系表：楞次定律右手定则研究对象整个闭合电路闭合电路的一部分适用范围磁通量变化引起感应电流的各种情况一段导线在磁场中做切割磁感线运动关系右手定则是楞次定律的特殊情况要点诠释：1）右手定则仅适用于导体切割磁感线而产生的感应电流方向的判断2）右手定则和楞次定律的一致性：这主要体现在以下两个方面：第一，从电磁感应的过程来看，电磁感应现象的是指使通过外力做功，将其他形式的能量转化为电能的过程，
7、因而右手定则和楞次定律都是遵守能量的转化和守恒制约的必然结果；第二，从电磁感应现象产生的结果所起的作用来看，总是跟引起电磁感应的原因相对抗的，这就是右手定则和楞次定律的共同内涵。3）研究对象和适用范围的不同：右手定则研究的是切割磁感线的局部导体，而楞次定律得研究对象是磁通量发生变化的整个闭合回路。导体不切割时，只能用楞次定律。要点八、右手定则与左手定则的比较 右手定则与左手定则的比较表：比较项目左手定则右手定则应用磁场对运动电荷、对电流作用力方向判断因导体切割磁感线而产生的感应电流方向的判断物理量方向间关系磁场方向、电流方向（电荷运动方向）、安培力（洛伦兹力）方向磁场方向、导体切割磁感线方向、
8、感应电流方向图例因果关系电流运动运动电流应用实例电动机发电机要点诠释：（1）左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。 （2）用手判断方向时，首先确定伸出的手应是左手还是右手，分清左、右手是不出错的关键。要点九、感应电动势方向的判断方法 （1）存在感应电动势的那部分导体相当于电源，在电源内部的电流方向与电动势方向相同。 （2）由楞次定律判断出的感应电流方向就是感应电动势的方向。 （3）当电路不闭合时，只要磁通量发生变化或部分导体切割磁感线，则必有感应电动势，此时可假设电路闭合，感应电动势的方向用楞次定律判定，或直接用右手定则判定。【典
9、型例题】类型一、理解楞次定律 例1根据楞次定律可知感应电流的磁场一定（ ） A阻碍引起感应电流的磁通量 B与引起感应电流的磁场反向 C阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D与引起感应电流的磁场方向相同 【答案】 C【解析】本题考查楞次定律的理解，关键是真正理解楞次定律的内涵和外延。感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量，它和引起感应电流的磁场可以同向，也可以反向。故选C。 【总结升华】“阻碍”的对象是引起感应电流的磁通量的变化。类型二、用楞次定律判断感应电流的方向例2(2014 苏北联考)如图所示，一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈，当磁铁经过A、B两位置时，线圈中()A感应电
10、流方向相同，感应电流所受作用力的方向相同B感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相反C感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相同D感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相反【答案】C【解析】当磁铁经过A位置时，线圈中磁通量增大，由楞次定律可知，线圈中感应电流从左向右看为顺时针方向；当磁铁经过B位置时，线圈中磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流从左向右看为逆时针方向，感应电流所受作用力的方向相同，选项A、B、D错误，C正确。举一反三【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例1】【变式1】如图所示，为一个闭合的金属弹簧圆圈，在它的中间插有一根条形磁铁，现在用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈
11、的面积增大，从上向下看（ ） A穿过弹簧圆圈面的磁通量减少，弹簧圆中有逆时针方向的感应电流B穿过弹簧圆圈面的磁通量增加，弹簧圆中有逆时针方向的感应电流C穿过弹簧圆圈面的磁通量减少，弹簧圆中有顺时针方向的感应电流D穿过弹簧圆圈面的磁通量增加，弹簧圆中有顺时针方向的感应电流【答案】A 【解析】如图，从上向下看。穿过弹簧圆圈面的磁通量为弹簧圆圈内条形磁铁内部、条形磁铁外部磁通量的和，用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，则弹簧圆圈内条形磁铁外部磁通量增加，而条形磁铁内部磁通量不变，总磁通量在减少。由楞次定律可知：弹簧圆中有逆时针方向的感应电流。所以A选项正确。【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例
12、10】【变式2】如图所示,螺线管置于闭合金属圆环的轴线上,当中通过的电流减小时() A、环有缩小的趋势 B、环有扩张的趋势C、螺线管有缩短的趋势 D、螺线管有伸长的趋势【答案】AD【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例2】【变式3】如图所示,当条形磁铁作下列运动时,线圈中的感应电流方向应是(从左往右看)( ) A、磁铁靠近线圈时,电流的方向是逆时针的B、磁铁靠近线圈时,电流的方向是顺时针的C、磁铁向上平动时,电流的方向是逆时针的D、磁铁向上平动时,电流的方向是顺时针的【答案】BC 例3如图所示，为一根固定的通有恒定电流，的长直导线，导线框与在同一竖直平面内（彼此绝缘），当导线框以竖直向下的速度
13、。经过图示位置时，线框中感应电流方向如何？ 【答案】电流方向为【解析】本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键是判断线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量将怎样变化。中电流在上方和下方产生的磁场如图所示，线框经过图示位置时，线框上面的部分和间所包围的“”的磁感线将要减少，线框下面的部分与间所包围的“”的磁感线将要增多，总的来说，线框所围面积“”将要减少，“”将要增多，根据“增反减同”这一口诀，可知感应电流的磁场方向与“”同向，由安培定则可知框中感应电流方向为。 【总结升华】当有相反方向的磁感线穿过电路时，应进行“抵消”看净条数，即穿过电路的合磁通量。举一反三【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用
14、例3】【变式1】如图所示,当磁场的磁感应强度在逐渐增强的过程中,内外金属环上的感应电流的方向应为( ) A、内环顺时针方向,外环逆时针方向B、内环逆时针方向,外环顺时针方向C、内外环均顺时针方向D、内外环均逆时针方向【答案】A【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例4】【变式2】如图所示,当变阻器R的滑片P向右移动时,流过电阻R的电流方向是_。 【答案】 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例11】【变式3】如图所示，一个闭合金属框的两边接有电阻，框上垂直搁置一根金属棒，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，当用外力使棒右移时，下列判断中正确的是（ ） A.穿过线框的磁通量不变，框内没有感应
15、电流；B.框内有感应电流,电流方向顺时针C.框内有感应电流,电流方向逆时针D.框内有感应电流,左半边电流方向逆时针，右半边电流方向逆时针 【答案】D类型三、运用楞次定律判断物体的运动情况例4如图所示，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自左向右滑动时，线框的运动情况是（ ） A保持静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向 【思路点拨】由“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，能很快得出结论。【答案】C【解析】本题考查了楞次定律的另一种表述，关键是分析出穿过闭合导线框的磁通量如何变化。由图示电路，当滑动变阻器的滑片向右滑动时
16、，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框的磁通量将减少，根据楞次定律，感应电流磁场将阻碍原磁通量的变化，线框只有顺时针转动，才能使穿过线圈的磁通量增加。 【总结升华】 对于感应电流产生运动效果的题目可利用“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”来判断，能很快得出结论。举一反三【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例5】【变式1】如图所示,一电子以初速度沿金属板平行方向飞入极板间,若突然发现电子向板偏转,则可能是( )A、电键闭合瞬间B、电键由闭合到断开瞬间C、电键是闭合的,变阻器滑片向左迅速滑动D、电键是闭合的,变阻器滑片向右迅速滑动 【答案】AC 【变式2】(2014 苏州模拟)如图所
17、示，在一个水平放置的闭合线圈上方有一条形磁铁，现要在线圈中产生顺时针方向的电流(从上向下看)，那么下列选项中可以做到的是()A磁铁下端为N极，磁铁向上运动B磁铁上端为N极，磁铁向上运动C磁铁下端为N极，磁铁向下运动D磁铁上端为N极，磁铁向下运动【答案】AD【解析】由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下；当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量变小，由楞次定律可知，原磁场方向向下，因此磁铁的下端是N极，上端是S极，故A正确，B错误；由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可知，原磁场方向向上，因此磁铁的下端是S极，上端是N极，故C错误，D正确。 例5如
18、图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流由经到，则磁铁的运动情况可能是（ ） A向下运动 B向上运动 C向左平移 D向右平移【答案】BCD【解析】本题考查应用楞次定律逆向推断产生感应电流的原因，关键是想到螺线管内的磁通量的变化有向下的减少和向上的增加两种情形。（1）由感应电流方向，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下；（2）由“增反减同”判知螺线管内的磁通量变化应是向下的减少或向上的增加；（3）由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的，故应是磁通量减小。磁铁的向上运动、向左或向右平移均会导致螺线管内向下的磁通量减小。 【总结升华】逆向推理法是从结果推出已知条件的方法；发散
19、思维法即从某条物理规律出发，找出规律的多种表述。本题的解决用到了这两种方法。举一反三【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例7】【变式1】如图所示,水平放置的光滑杆上套有三个金属环,其中接电源.在接通电源的瞬间,两环() A、都被吸引 B、都被排斥C、被吸引, 被排斥 D、被排斥, 被吸引【答案】B【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例8】【变式2】如图所示,小金属环和大金属环重叠在同一平面内,两环相互绝缘,小环有一半面积在大环内,当大环接通电源的瞬间,小环中感应电流的情况是() A、无感应电流 B、有顺时针方向的感应电流C、有逆时针方向的感应电流 D、无法确定【答案】C例6如图所示，光滑固定导
20、轨水平放置，两根导体棒平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ） A将相互靠拢B将相互远离C磁铁的加速度仍为D磁铁的加速度小于 【思路点拨】磁铁靠近回路，感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。【答案】AD【解析】本题考查用楞次定律判断物体的运动情况。根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以将互相靠近且磁铁的加速度小于。 【总结升华】若感应电流是由于导体与磁场相互靠近而产生的，感应电流的磁场与原磁场存在相互作用的斥力，阻碍导体与磁场
21、的相互靠近；若感应电流是由于导体与磁场相互远离而产生的，感应电流的磁场与原磁场间存在相互作用的引力，阻碍导体与磁场相互远离。举一反三【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例6】【变式1】一无限长直导线通有电流，有一矩形线圈与其共面，如图所示，当电流减小时，矩形线圈将（ ） A向左平动B向右平动 C静止不动 D发生转动【答案】A【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用例9】【变式2】如图所示,要使金属环向线圈运动,导线在金属导轨上应() A、向右作减速运动 B、向左作减速运动C、向右作加速运动 D 、向左作加速运动【答案】AB类型四、运用右手定则判断感应电动势的方向例7如图所示为地磁场磁感线的示意图。
22、在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处的电势为，则（ ） A若飞机从西往东飞，比高 B若飞机从东往西飞，比高 C若飞机从南往北飞，比高 D若飞机从北往南飞，比高 【答案】AC【解析】本题考查了用右手定则判断感应电动势的方向。要做好这道题，首先明确用哪只手判断，其次要明确磁场方向、手的放法，最后要明确拇指、四指应各指什么方向，四指指向应是正电荷积累的方向，该端电势高于另一端。 我国地处北半球，地磁场有竖直向下的分量，用右手定则判知无论机翼向哪个水平方向切割磁感线，机翼中均产生白右向左的感应电动势，左侧电势高于右侧。 【总结升华】磁场水平分量对产生感应电动势无贡献，可将飞机两翼视为一垂直切割竖直向下磁感线的导体棒。