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1、1第第 1 1 讲讲 电磁感应定律电磁感应定律 楞次定律楞次定律微知识 1 磁通量1磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，该平面的面积S与磁感应强度B的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。公式：BS，单位：韦伯，符号：Wb。1 Wb1_Tm2。2磁通量的意义：可以用磁感线形象地说明，即穿过磁场中某个面的磁感线的条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，穿过它的磁感线条数最多，磁通量最大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。微知识 2 电磁感应现象1电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。2产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合
2、电路的磁通量发生变化。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。3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，则只产生感应电动势，而不产生感应电流。4能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。微知识 3 楞次定律2一、思维辨析(判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。)1磁通量等于磁感应强度B与面积S的乘积。()2磁通量、磁通量变化、磁通量的变化率的大小均与匝数无关。()3只要回路中的磁通量变化，回路中一定有感应电流。()4由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。()5当导体
3、做切割磁感线运动时，一定产生感应电动势。()二、对点微练1(磁通量的理解)如图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为1、2和3，下列判断正确的是( )3A1最大B2最大C3最大D123解析 三个线圈的面积相同，由图可看出第三个线圈所在处磁感线最密，即磁感应强度最强，所以3最大。答案 C 2(电磁感应现象)如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( )解析 根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量变化产生感应电流，能够产生感应电流的是图 B。答案 B 3(楞次定律)如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外
4、。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置 1(左)匀速运动到位置 2(右)。则( )A导线框进入磁场时，感应电流方向：abcdaB导线框离开磁场时，感应电流方向：adcba4C导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析 由楞次定律可知，导线框进入磁场时，感应电流磁场垂直纸面向里，由安培定则知，感应电流方向为adcba，故 A 项错；同理可判断导线框离开磁场时感应电流方向为abcda，故 B 项错；由楞次定律的“阻碍”含义，阻碍相对运动，故无论进入还是离开磁场，安培力方向都是水平向左的。答案 D 4(右手定则)(多选)两根相互平行的金属导轨水平放
5、置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒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导体棒CD内有电流通过，方向是DCB导体棒CD内有电流通过，方向是CDC磁场对导体棒CD的作用力向左D磁场对导体棒AB的作用力向左解析 两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，当AB向右运动时，回路中磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是BACDB。再根据左手定则，可判断出磁场对CD的作用力向右，对AB的作用力向左。故选项 B、D 正确。答案 BD 见学生用书 P157微考点 1 感应电流有无及方向的判断核|心|微|讲1判断电磁感应现象是否发生的一般流程52
6、感应电流方向判断的两种方法方法一：用楞次定律判断方法二：用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。典|例|微|探【例 1】 如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是( )A使匀强磁场均匀增大B使圆环绕水平轴ab如图转动 30C使圆环绕水平轴cd如图转动 306D保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动【解题导思】(1)产生感应电流的条件是什么？答：穿过闭合电路的磁通量发生变化。(2)感应电流的磁场方
7、向与原磁场方向相反说明磁通量增加还是减少？答：由楞次定律可知磁通量增加。解析 根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大。磁场增强则磁通量增大，A 项正确；使圆环绕水平轴ab或cd转动 30，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，B、C 项错误；保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，D 项错误。答案 A题|组|微|练1.(多选)磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用超导材料制成的超导圆环，将超导圆环
8、B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则( )A在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若A的 N 极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)D若A的 N 极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)解析 当将B环靠近A时，由于越靠近A，其磁场就越强，磁感线就越密，所以在靠近过程中B环磁通量会变大，即在该环中会产生感应电流；由于发生了超导，即没有电阻，所以此时B环中的电流不会变小，且永远存在，故 A 项错误，B 项正确；此时圆环B水平放在磁铁A上且悬浮在磁铁A的上方空中
9、，相互排斥，这就说明B环的下面是 N 极，故由安培定则可判断，大拇指应朝下，故感应电流为顺时针方向(俯视)，故 C 项正确，D 项错误。答案 BC 2.北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放7置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法正确的是( )A若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高B若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为abcdaD若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为adcba解析 线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感
10、线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，A 项错误；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，B 项错误；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为abcda，则 C 项正确，D 项错误。答案 C 微考点 2 楞次定律的拓展应用核|心|微|讲对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：1阻碍原磁通量的变化“增反减同” 。2阻碍相对运动“来拒去留” 。3使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩” 。4阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同” 。典|例
11、|微|探【例 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平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )8AP、Q将相互靠拢BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g【解题导思】(1)感应电流的磁场总会阻碍原磁通量的变化，会阻碍条形磁铁的相对运动吗？答：会。(2)磁铁除了受到重力作用外还受其他力的作用吗？答：还会受到感应电流给它的磁场力作用。解析 方法一：设磁铁下端为 N 极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断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
12、的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。当磁铁下端为 S 极时，根据类似的分析可得到相同的结果。所以应选 AD项。方法二：根据楞次定律的另一表述感应电流的效果，总要反抗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将互相靠近且磁铁的加速度小于g。应选 AD 项。答案 AD题|组|微|练3如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从9线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是( )AN
13、先小于mg后大于mg，运动趋势向左BN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增加后又减小。当通过线圈磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势，当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，D 项正确。答案 D 4.在水平面内有一
14、固定的 U 形裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示。下列说法正确的是( )A只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动B只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动C无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动D当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动10解析 根据楞次定律中“增缩减扩”的原理，无论磁场方向如何，只要磁场增强，导体棒就可能向左移动，只要磁场减弱，导体棒就可能向右移动，A、B 项错误，C 项正确；当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，ab杆也一定受安培力，但如果安培力小于金属杆与框架间的最大静摩擦力，则
15、ab杆不会移动，D 项错误。答案 C 见学生用书 P158“三个定则，一个定律”的综合应用素能培养1应用现象2.应用区别关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(IB)安培定则；(2)因动而生电(v、BI安)右手定则；(3)因电而受力(I、BF安)左手定则。经典考题 (多选)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )11A当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C当
16、金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点解析 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由ab，根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点。又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流。当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向。又由EBLv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁场不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。由楞
