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1、第1讲 电磁感应现象 楞次定律 知识梳理 一、电磁感应现象 1.磁通量 (1)概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B 的乘积。 (2)公式:= BS 。 (3)单位:1 Wb= 1 Tm2 。 (4)公式的适用条件:a.匀强磁场;b.磁感线的方向与平面垂直,即BS。 (5)物理意义:穿过面积S的 磁感线条数 。 2.产生感应电流的条件 (1)条件:穿过闭合电路的磁通量 发生变化 。 (2)产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生 感应电动势 ,如果回路闭合则产生 感应电流 ;如果回路不闭合,则只有 感应电动势 ,而无 感应电流 。 二、楞次定律和右手定则 1.如
2、图所示,在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环,穿过A环的磁 通量A与穿过B环的磁通量B相比较 ( ) A.AB B.AB,故答案为A。 A 2.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关 如图所示连接。下列说法中正确的是 ( ) A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不 会偏转 C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静 止在中央零刻度 D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才 会偏转 A 答案 A 开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量 发生
3、变化,电流计指针会偏转,选项A正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭 合和断开的瞬间,线圈B的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,选项B 错误;开关闭合后,滑动变阻器的滑片P无论是匀速滑动还是加速滑动, 都会导致线圈A的电流发生变化,线圈B的磁通量变化,电流计指针都会 发生偏转,选项C、D错误。 3.如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感 应电流(自左向右看) ( ) A.沿顺时针方向 B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C.沿逆时针方向 D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向 C 答案 C 条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中向右的磁 通量一直增加,根据楞次定律和安培定则
4、知,环中的感应电流(自左向右 看)为逆时针方向,C对。 4.某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图所示,若发现钻头M 突然向右运动,则可能是 ( ) A.开关S由断开到闭合的瞬间 B.开关S由闭合到断开的瞬间 C.保持开关S闭合,变阻器滑片P加速向右滑动 D.保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速向右滑动 A 答案 A 由楞次定律知开关由断开到闭合瞬间,结合安培定则和楞次 定律分析可知,钻头与电磁铁相互排斥,A正确,同理可知B错误;变阻器 滑片P向右无论加速还是匀速运动,电磁铁中电流都减弱,穿过M上线圈 的磁通量减小,由楞次定律知M中产生顺时针方向的感应电流(从M左侧 看),M向左运动,C、D
5、错误。 深化拓展 考点一 电磁感应现象是否发生的判断 考点二 楞次定律 考点三 安培定则、左手定则、右手定则、 楞次定律的比较及应用 深化拓展 考点一 电磁感应现象是否发生的判断 穿过回路的磁通量变化 感应电动势 产生感应电流。 1-1 (2012北京理综,19,6分)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实 验”。如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来 后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间, 套环立刻跳起。 某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路,经重复试验,线圈上 的套环均未动。对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动 的原因可能是 (
6、 ) D A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同 答案 D 闭合开关S,金属套环跳起,是因为S闭合瞬间,穿过套环的磁 通量变化,环中产生感应电流。产生感应电流要具备两个条件:回路闭 合和穿过回路的磁通量变化。只要连接电路正确,闭合S瞬间,就会造成 穿过套环磁通量变化,感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化,所以 是跳起,与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关。该同 学实验失败,可能是套环选用了非导电材料的缘故,故D选项正确。 1-2 某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中,将直流电源、 滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B
7、、灵敏电流计及开关按图连接成 电路。在实验中,该同学发现开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左 偏。由此可以判断,在保持开关闭合的状态下 ( ) B A.当线圈A拔出时,灵敏电流计的指针向左偏 B.当线圈A中的铁芯拔出时,灵敏电流计的指针向右偏 C.当滑动变阻器的滑片匀速滑动时,灵敏电流计的指针不偏转 D.当滑动变阻器的滑片向N端滑动时,灵敏电流计的指针向右偏 答案 B 开关闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增大,指针左偏。当线 圈A拔出时或A中的铁芯拔出时,穿过线圈B的磁通量减小,故指针向右 偏,A错误,B正确。当滑片匀速滑动时,线圈A中的电流变化,在线圈B中 也能产生感应电流,C错误。当滑片向N
8、端滑动时,线圈A中的电流变大, 穿过线圈B的磁通量增大,故指针向左偏,D错误。 考点二 楞次定律 1.楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁是感应电 流的磁场阻碍引起感应电 流的磁场(原磁场)的磁通量的变 化 阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁场本身 如何阻碍当磁通量增加时,感应电 流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量 减小时,感应电 流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同” 结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进 行,最 终结 果不受影响 2.判断感应电流方向的“四步法” 3.楞次定律的拓展 (1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”。 (2)阻碍(导体的)
9、相对运动“来拒去留”。 (3)磁通量增加,线圈面积“缩小”,磁通量减小,线圈面积“扩张” “增缩减扩”。 2-1 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁 铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是 ( ) A.aGb B.先aGb,后bGa C.bGa D.先bGa,后aGb D 答案 D 确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方 向向下。 明确回路中磁通量变化的情况:向下的磁通量增加。 由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电流产生的磁场方向向 上。 应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即:电流方向 为bGa。 同理可以判断出条形磁铁
10、穿出线圈过程中,向下的磁通量减小,线圈中 将产生顺时针方向的感应电流(俯视),电流方向为aGb,故D正确。 2-2 (多选)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N 水平放置,两根导体棒 P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接 近回路时 ( ) A.P、Q 将互相靠拢 B.P、Q 将互相远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g AD 答案 AD 解法一 设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判 断出P、Q 中感应电流的方向,根据左手定则可判断出P、Q 所受安培 力的方向,可见P、Q 将互相靠拢。由于回路所受安培力的合力向下,由 牛顿第三定律可知,磁铁将受到向
11、上的反作用力,从而加速度小于g。当 下端为S极时,可得到同样的结果。 解法二 根据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,本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结 底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以 P、Q 将互相靠拢,且磁铁的加速度小于g。 考点三 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定 律的比较及应用 1.规律比较 基本现象应用的定则或定律 运动电 荷、电流产生磁场安培定则 磁场对 运动电 荷、电流有作用力左手定则 电磁 感应 部分导体做切割磁感线 运动 右手定则 闭合回路磁通量变化楞次定律 2.应用区别 关键是抓住因果关系: (1)
12、因电而生磁(IB)安培定则; (2)因动而生电(v、BI)右手定则; (3)因电而受力(I、BF安)左手定则。 3-1 (多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属 棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN 在磁场的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是 ( ) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动 BC 答案 BC MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处产 生的磁场垂直纸面向里 MN中的感应电流方向由MN L1中感应电流的磁场方向向上 ;若L2中磁场方向向上减弱 PQ中电流 为QP且减小 PQ向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强 PQ中电流为PQ且增大 PQ向左加速运动。 3-2 如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨 上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中 ( ) A.有感应电流,且B被A吸引 B.无感应电流 C.可能有,也可能没有感应电流 D.有感应电流,且B被A排斥 D 答案 D MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从NM, 且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的左端为N极,且所产生磁 场的磁感应强度逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的 (内部)磁场方向向右,B被A排斥,故D正确。
