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1、第十章 第一节 电磁感应现象 愣次定律一、电磁感应1电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流2产生感应电流的条件：闭合回路中磁通量发生变化3.引起磁通量变化的常见情况闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致变化;线圈在磁场中转动导致变化磁感应强度随时间或位置变化,或闭合回路变化导致变化注意: 磁通量的变化，应注意方向的变化，如某一面积为S的回路原来的感应强度垂直纸面向里，如图所示，后来磁感应强度的方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化最为2BS，而不是零4.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要
2、穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合，则只能出现感应电动势，而不会形成持续的电流我们看变化是看回路中的磁通量变化，而不是看回路外面的磁通量变化【例1】线圈在长直导线电流的磁场中，作如图所示的运动：A向右平动；B向下平动，C、绕轴转动（ad边向外），D、从纸面向纸外作平动，E、向上平动（E线圈有个缺口），判断线圈中有没有感应电流？【例2】如图所示，当导线MN中通以向右方向电流的瞬间，则cd中电流的方向（ ） A由 C向d B由d向C C无电流产生 DAB两情况都有可
3、能二、感应电流方向的判定1.右手定则:伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向.【例3】图中为地磁场磁感线的示意图，在南半球地磁场的竖直分量向上，飞机在南半球上空匀速飞行，机翼保持水平，飞机高度不变，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U1，右方机翼末端处的电势为U2（ ）A若飞机从西往东飞，U1比U2高；B若飞机从东往西飞，U2比U1高；C若飞机从南往北飞，U1比U2高；D若飞机从北往南飞，U2比U1高；点评：这是一道典型用右手
4、定则来判断感应电流方向的试题试题的难度不大，但是若不确定飞机在南半球上空任何方向平向飞行时总是左侧的电势高，则可能得出B、C或A、D两答案另外必须明确的是楞次定律和右手定则均是判断电源内部的电流方向，在电源内部，电流是从电势低的方向流向电势高的方向2.楞次定律(1)楞次定律: 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 磁场 阻碍 变化 主语 谓语 宾语 主语磁场的定语是“感应电流的”；谓语的状语是“总是”；宾语的定语是“引起感应电流的磁通量的”(2)对“阻碍”的理解 这里的“阻碍”不可理解为“相反”，感应电流产生的磁场的方向，当原磁场增加时，则与原磁场方向相反，当原磁场减弱时，则与原磁
5、场方向相同；也不可理解为“阻止”，这里是阻而未止(3)楞次定律的另一种表达:感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因.即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。(4)楞次定律应用时的步骤先看原磁场的方向如何 再看原磁场的变化（增强还是减弱）根据楞次定律确定感应电流磁场的方向再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向【例4】如图所示，小金属环靠近大金属环，两环互相绝缘，且在同一平面内，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环接通电源的瞬间，小圆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
6、法确定ABCDabcdOO/【例5】如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO/，转动当abcd绕OO/轴逆时针转动时俯视图），问ABCD如何转动？思考：(1)阻碍相对运动体现了怎样的能量关系？ (2)楞次定律所反映的实际是对原磁通量的补偿效果根据实际情况，这种补偿可分为哪几种？（运动补偿、面积、电流、磁感应强度、速度、力等的补偿效果）【例6】如图所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮，可以用电磁感应及有关知识来解释这一现象解析：当磁体放到线圈上方的过程中穿过
7、线圈的磁通量由无到有发生变化于是超导线圈中产生感应电流，由于超导线圈中电阻几乎为零，产生的感应电流极大，相应的感应磁场也极大；由楞次定律可知感应电流的磁场相当于永磁体，与下方磁极的极性相同，永磁体将受到较大的向上的斥力，当永磁体重力与其受到磁场力相平衡时，永滋体处于悬浮状态【例7】在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是（） A.接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动 B.接近和离开线圈时都做减速运动 C.一直在做匀速运动 D.在线圈中运动时是匀速的规律方法 1、楞次定律的理解与应用理解楞次定律要注意四个层次:谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍
8、原磁通量;阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身;如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”;结果如何?阻碍不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增加的还是增加,减少的还是减少.另外”阻碍”表示了能量的转化关系,正因为存在阻碍作用,才能将其它形式的能量转化为电能;感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动.【例8】如图所示，一个电感很大的线圈通过电键与电源相连，在其突出部分的铁芯上套有一个很轻的铝环，关于打开和闭合电键时将会发生的现象，有以下几种说法：闭合电键瞬间，铝环会竖直向上跳起；打开电键
9、瞬间，铝环会增大对线圈的压力；闭合电键瞬间，铝环会增大对线圈的压力；打开电键瞬间，铝环会竖直向上跳起。其中判断正确的是( )A.; B.; C.; D. ;【例9】磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab边进入磁场算起 （1） 画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象（2） 线框中感应电流的方向【例10】如图所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线过程中，线框中感应电流的方向是 A先abcda，再dcbad，后abcda
10、 B先abcda，再dcbad C始终是dcbad D先dcbad，再abcda，后dcbad【例11】如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则在线圈2从正上方下落至l的正下方过程中，从上往下看，线圈2中的感应电流应为（ ） A无感应电流 B有顺时针方向的感应电流 C、先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流 D、先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流【例12】如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图立在导轨上,OPOQ，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动
11、，运动过程中QO端始终在OC上，P端始终在AO上，直到完全落在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ棒滑动的过程中，下列判断正确的是（BD） A.感应电流的方向始终由PQ B.感应电流的方向先由PQ，再是QP C.PQ受磁场力的方向垂直于棒向左 D. PQ受磁场力的方向垂直于棒先向左，再向右2、力学与电磁磁应的综合应用解决这类问题一般分两条途径:一是注意导体或运动电荷在磁场中的受力情况分析和运动状态分析;二是从动量和功能方面分析,由有关的规律进行求解hB 【例13】如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置处在磁场中，设闭合环初速为零，摩擦不计，则 A若是
12、匀强磁场，环滚的高度小于h B若是匀强磁场，环滚的高度等于hC、若是非匀强磁场，环滚的高度小于h。D、若是非匀强磁场，环滚的高度大于h。【例14】如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有足够长的光滑绝缘杆MN，上挂一光滑铝环A,在弧形轨道上高为h的地方无初速度释放磁铁B（可视为质点），B下滑至水平轨道时恰好沿A的中心轴线运动，设A,B的质量为MA.MB，求A获得的最大速度和全过程中A获得的电能（忽略B沿弧形轨道下滑时环A中产生的感应电流）课后作业（一）、磁通量及其变化的计算，感应电流产生的条件1：.如图1所示，面积大小不等的两个圆形线圈和共轴套在一条形磁铁上，则穿过、
13、磁通量的大小关系是。2、如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图dcbaI3.如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,在下列情况中线圈产生感应电流的是().(A)导线中电流强度变大(B)线框向右平动(C)线框向下平动(D)线框以ab边为轴转动4.如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,且线框与导线间绝缘。在下列情况中线圈产生感应电流的是().(A)导线中电流强度变大(B)线框向右平动(C)线框向下平动(D)线框以ab边为轴转动5.安培定则、右手定则、左手定则的比较分析安培定则左手定则
14、右手定则用途判断电流周围的磁场方向。判断安培力或洛伦兹力的方向判断导体切割磁感线时感应电流的方向用法典型例题IIqV I NSv06、如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落到如图所示位置的过程中，导体环中的感应电流方向如何？7、如图所示，导线框与导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流，在线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是.先，再，后 .先，再.始终 .先，再，后（三）楞次定律推论的应用（增反减同、来拒去留）1、楞次定律推广的含义：（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）阻碍磁通量的增加，线圈面积“缩小”，阻碍磁通量的减小，线圈面积“扩张”。8、如图所示，A是一个具有弹性的位置固
