第一节 电磁感应现象 楞次定律第一节 电磁感应现象 楞次定律 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第一一节节 电电磁磁感感应应现现象象 楞楞次次定定律律基础知识梳理基础知识梳理 基础知识梳理基础知识梳理一、磁通量一、磁通量1．概念：磁感应强度．概念：磁感应强度B与面积与面积S的的_______．．2．计算．计算(1)公式：公式：Φ＝＝_______.(2)适用条件：适用条件：①①匀强磁场；匀强磁场；②②S是是_______磁场中磁场中的有效面积．的有效面积．(3)单位：韦伯单位：韦伯(Wb)，，1 Wb＝＝_______.3．意义：穿过某一面积的磁感线的．意义：穿过某一面积的磁感线的_______．．4．标矢性：磁通量是．标矢性：磁通量是_______，但有正、负．，但有正、负．乘积乘积BS垂直垂直1 T·m2条数条数标量标量 二、电磁感应二、电磁感应1．电磁感应现象．电磁感应现象当穿过闭合电路的当穿过闭合电路的_______发生变化时，电路中有发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象．电流产生，这种现象称为电磁感应现象．磁通量磁通量2．产生感应电动势和感应电流的条件．产生感应电动势和感应电流的条件(1)产生感应电动势的条件产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生发生_______，回路中就有感应电动势．产生感应，回路中就有感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电动势的那部分导体相当于_______．．(2)产生感应电流的条件产生感应电流的条件①①电路闭合．电路闭合．②②磁通量变化．磁通量变化．变化变化电源电源 三、感应电流方向的判断三、感应电流方向的判断1．右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指．右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指______并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使拇指指向从掌心垂直进入，并使拇指指向__________的方的方向，这时四指所指的方向就是向，这时四指所指的方向就是__________的方向的方向．如图．如图9－－1－－1所示．所示．图图9－－1－－1垂直垂直导线运动导线运动感应电流感应电流 2．楞次定律．楞次定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要磁场总要_____引起感应电流的引起感应电流的________的变化．的变化．特别提示：特别提示：右手定则一般用于判断部分导体切割右手定则一般用于判断部分导体切割磁感线产生的感应电流方向，而楞次定律一般用磁感线产生的感应电流方向，而楞次定律一般用于由于于由于B变化或变化或θ角变化而引起的感应电流的方向角变化而引起的感应电流的方向判断．判断．阻碍阻碍磁通量磁通量 课堂互动讲练课堂互动讲练一、楞次定律的理解及应用一、楞次定律的理解及应用1．楞次定律中．楞次定律中“阻碍阻碍”的含义的含义 2．楞次定律的应用．楞次定律的应用(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化——“增反减同增反减同”. (2)阻碍阻碍(导体的导体的)相对运动相对运动——“来拒去留来拒去留”．．(3)磁通量增加，线圈面积磁通量增加，线圈面积“缩小缩小”，磁通量减小，，磁通量减小，线圈面积线圈面积“扩张扩张”——“增缩减扩增缩减扩”．．(4)阻碍线圈自身电流的变化阻碍线圈自身电流的变化(自感现象自感现象)．． 3．应用楞次定律判断感应电流的方法．应用楞次定律判断感应电流的方法楞次定律没有直接告诉感应电流的方向，它说明楞次定律没有直接告诉感应电流的方向，它说明的是感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，的是感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，即穿过闭合回路的磁通量增大时，两磁场方向相即穿过闭合回路的磁通量增大时，两磁场方向相反；磁通量减小时，两磁场方向相同．因此，根反；磁通量减小时，两磁场方向相同．因此，根据楞次定律判断感应电流的方向时，应按以下步据楞次定律判断感应电流的方向时，应按以下步骤进行：骤进行：(1)明确闭合电路范围内的原磁场的方向；明确闭合电路范围内的原磁场的方向；(2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况；分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况；(3)根据楞次定律，判定感应电流磁场的方向；根据楞次定律，判定感应电流磁场的方向；(4)利用安培定则，判断感应电流的方向．利用安培定则，判断感应电流的方向． 特别提醒：特别提醒：运用楞次定律判定感应电运用楞次定律判定感应电流的方向可归结为流的方向可归结为“一原、二感、三电一原、二感、三电流流”，即，即①①明确原磁场，明确原磁场，②②确定感应电确定感应电流磁场，流磁场，③③判定感应电流方向．判定感应电流方向． 即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1. (2009年高考浙江卷年高考浙江卷)如图如图9－－1－－2所示，在磁感所示，在磁感应强度大小为应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为有一质量为m、阻值为、阻值为R的闭合矩形金属线框的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕点，并可绕O点摆动．金点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属框平面始终到左侧最高点的过程中，细杆和金属框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是的方向是( ) A．．a→b→c→d→aB．．d→c→b→a→dC．先是．先是d→c→b→a→d，后是，后是a→b→c→d→aD．先是．先是a→b→c→d→a，后是，后是d→c→b→a→d解析：解析：选选B.由楞次定律可知，框从右侧摆动由楞次定律可知，框从右侧摆动到到O点正下方的过程中，向上的磁通量在减小，点正下方的过程中，向上的磁通量在减小，故感应电流的方向沿故感应电流的方向沿d→c→b→a→d，线框从，线框从O点点正下方向左侧摆动的过程中，电流方向沿正下方向左侧摆动的过程中，电流方向沿d→c→b→a→d，故选，故选B.图图9－－1－－2 二、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则二、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用的综合应用1．规律比较．规律比较基本现象基本现象应用的定应用的定则或定律则或定律运动电荷、电流产生磁场运动电荷、电流产生磁场安培定则安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则左手定则电磁电磁感应感应部分导体做切割磁感线运动部分导体做切割磁感线运动右手定则右手定则闭合回路磁通量变化闭合回路磁通量变化楞次定律楞次定律 2.应用区别应用区别关键是抓住因果关系：关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁因电而生磁(I→B)→安培定则；安培定则；(2)因动而生电因动而生电(v、、B→I安安)→右手定则；右手定则；(3)因电而受力因电而受力(I、、B→F安安)→左手定则．左手定则．3．相互联系．相互联系(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则；应用楞次定律，必然要用到安培定则；(2)感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定．向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定． 特别提醒：特别提醒：在本类型题目中，往往多次运用在本类型题目中，往往多次运用楞次定律，在分析问题时应注意导体棒的运楞次定律，在分析问题时应注意导体棒的运动特点或穿过闭合回路的磁通量变化情况，动特点或穿过闭合回路的磁通量变化情况，防止在应用楞次定律时出现错误．防止在应用楞次定律时出现错误． 即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.如图如图9－－1－－3所示，光滑固定的金属导轨所示，光滑固定的金属导轨M、、N水平放置，两根导体棒水平放置，两根导体棒P、、Q平行放置在导轨上，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形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时回路时( )A．．P、、Q将相互靠拢将相互靠拢B．．P、、Q将相互远离将相互远离C．磁铁的加速度仍为．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于．磁铁的加速度小于g图图9－－1－－3 解析：解析：选选AD.设磁铁下端为设磁铁下端为N极，如图所示，根据极，如图所示，根据楞次定律可判断出楞次定律可判断出P、、Q中的感应电流方向，根据中的感应电流方向，根据左手定则可判断左手定则可判断P、、Q所受安培力的方向．可见，所受安培力的方向．可见，PQ将互相靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，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，磁铁将受到向上的反作用力，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于从而加速度小于g.当磁铁下端为当磁铁下端为S极时，根据类似极时，根据类似的分析可得到相同的结果．的分析可得到相同的结果． 经典题型探究经典题型探究题型一题型一利用楞次定律判断电流方向利用楞次定律判断电流方向 某某实实验验小小组组用用如如图图9－－1－－4所所示示的的实实验验装装置置来来验验证证楞楞次次定定律律．．当当条条形形磁磁铁铁自自上上而而下下穿穿过过固固定定的的线线圈圈时时，，通通过过电电流流计计的的感感应应电电流流方方向向是是( )A．．a→G→b B．先．先a→G→b，后，后b→G→aC．．b→G→a D．先．先b→G→a，后，后a→G→b例例例例1 1图图9－－1－－4 【【解析解析】】 (1)确定原磁场的方向：条形磁铁在穿确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．入线圈的过程中，磁场方向向下．(2)明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加．增加．(3)由楞次定律的由楞次定律的“增反减同增反减同”可知：线圈中感应电可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．流产生的磁场方向向上．(4)应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针针(俯视俯视)，即：从，即：从b→G→a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中，向下同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流顺时针的感应电流(俯视俯视)，电流从，电流从a→G→b. 【【答案答案】】 D【【规律总结规律总结】】 利用楞次定律确定感应电 利用楞次定律确定感应电流方向时，首先要弄清原磁场的方向、磁流方向时，首先要弄清原磁场的方向、磁通量如何变化，再确定感应电流的磁场，通量如何变化，再确定感应电流的磁场，然后利用安培定则确定感应电流方向．然后利用安培定则确定感应电流方向． 变式训练变式训练1 如图如图9－－1－－5甲所示，两个闭合圆形甲所示，两个闭合圆形线圈线圈A、、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，中通以如图乙所示的变化电流，t＝＝0时电流方向时电流方向为顺时针为顺时针(如图中箭头所示如图中箭头所示)．在．在t1～～t2时间内，对时间内，对于线圈于线圈B，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是( )图图9－－1－－5 A．线圈．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势趋势B．线圈．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势趋势C．线圈．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势趋势D．线圈．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势趋势 解析：解析：选选A.在在t1～～t2时间内，通入线圈时间内，通入线圈A中的电中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺中会产生顺时针方向的感应电流．线圈时针方向的感应电流．线圈B中电流为顺时针中电流为顺时针方向，与方向，与A的电流方向相反，有排斥作用，故的电流方向相反，有排斥作用，故线圈线圈B将有扩张的趋势．将有扩张的趋势． (2009年高考海南卷年高考海南卷)一长直铁芯上绕有一一长直铁芯上绕有一固定线圈固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环圆柱上套有一闭合金属环N，，N可在木质圆柱上无可在木质圆柱上无摩擦移动．摩擦移动．M连接在如图连接在如图9－－1－－6所示的电路中，所示的电路中，其中其中R为滑动变阻器，为滑动变阻器，E1和和E2为直流电源，为直流电源，S为单刀双为单刀双掷开关．下列情况中，可观掷开关．下列情况中，可观测到测到N向左运动的是向左运动的是( )题型二题型二利用楞次定律判断导体的运动利用楞次定律判断导体的运动例例例例2 2图图9－－1－－6 A．在．在S断开的情况下，断开的情况下，S向向a闭合的瞬间闭合的瞬间B．在．在S断开的情况下，断开的情况下，S向向b闭合的瞬间闭合的瞬间C．在．在S已向已向a闭合的情况下，将闭合的情况下，将R的滑动头向的滑动头向c端端移动时移动时D．在．在S已向已向a闭合的情况下，将闭合的情况下，将R的滑动头向的滑动头向d端端移动时移动时 【【解析解析】】 由楞次定律及左手定则可知：只要线 由楞次定律及左手定则可知：只要线圈中电流增强，即穿过圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，则的磁通量增加，则N受排受排斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁的磁通量减少，则通量减少，则N受吸引而向左．故受吸引而向左．故C选项正确．选项正确．【【答案答案】】 C 变式训练变式训练2 (2011年广东江门调研年广东江门调研)如图如图9－－1－－7所示所示是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运向右运动，则可能是动，则可能是( )A．电键．电键S闭合瞬间闭合瞬间B．电键．电键S由闭合到断开的瞬间由闭合到断开的瞬间C．电键．电键S已经是闭合的，变阻器滑片已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动向左迅速滑动D．电键．电键S已经是闭合的，变阻器滑片已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动向右迅速滑动图图9－－1－－7 解析：解析：选选AC.当电键突然闭合时，左线圈上有当电键突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的量增加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增加，钻头增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故向右运动远离左边线圈，故A项项正确；当电键由闭合到断开瞬间，穿过右线圈正确；当电键由闭合到断开瞬间，穿过右线圈的磁通量要减少，为了阻碍磁通量的减少，钻的磁通量要减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头头M要向左运动靠近左边线圈，故要向左运动靠近左边线圈，故B项错误；项错误； 电键闭合时，当变阻器滑片电键闭合时，当变阻器滑片P突然向左滑动时，突然向左滑动时，回路的电阻减小，回路电流增大，产生的磁场增回路的电阻减小，回路电流增大，产生的磁场增强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量的增加，钻头的增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故向右运动远离左边线圈，故C项项正确；当变阻器滑片正确；当变阻器滑片P突然向右滑动时，回路的突然向右滑动时，回路的电阻增大，回路电流减小，产生的磁场减弱，穿电阻增大，回路电流减小，产生的磁场减弱，穿过右线圈的磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，过右线圈的磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头钻头M向左运动靠近左边线圈，故向左运动靠近左边线圈，故D项错误．项错误． (2011年杭州二中检测年杭州二中检测)如图如图9－－1－－8所示，所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒棒PQ、、MN，当，当PQ在外力的作用下运动时，在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可所做的运动可能是能是( )A．向右加速运动．向右加速运动B．向左加速运动．向左加速运动C．向右减速运动．向右减速运动D．向左减速运动．向左减速运动题型三题型三楞次定律和左、右手定则的综合应用楞次定律和左、右手定则的综合应用例例例例3 3图图9－－1－－8 【【解析解析】】 分析该类问题，首先要明确 分析该类问题，首先要明确PQ运动运动是引起是引起MN运动的原因，然后根据楞次定律和运动的原因，然后根据楞次定律和左手定则判断．由右手定则左手定则判断．由右手定则PQ向右加速运动，向右加速运动，穿过穿过L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定则可判断手定则可判断MN向左运动，故向左运动，故A错．若错．若PQ向向左加速运动，情况正好和左加速运动，情况正好和A相反，故相反，故B对．若对．若PQ向右减速运动，由右手定则，穿过向右减速运动，由右手定则，穿过L1的磁通的磁通量向上且减小，由楞次定律和左手定则可判断量向上且减小，由楞次定律和左手定则可判断MN向右运动，故向右运动，故C对．若对．若PQ向左减速运动，向左减速运动，情况恰好和情况恰好和C相反，故相反，故D错．错．【【答案答案】】 BC 变式训练变式训练3 如图 如图9－－1－－9所示，在匀强磁场中放有所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒金属棒ab的运动情况是的运动情况是(两线圈共面放置两线圈共面放置)( )A．向右匀速运动．向右匀速运动B．向左减速运动．向左减速运动C．向右减速运动．向右减速运动D．向右加速运动．向右加速运动图图9－－1－－9 解析：解析：选选C.欲使欲使N产生顺时针方向的感应电流，产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此对前者应使因此对前者应使ab减速向右运动．对于后者，则减速向右运动．对于后者，则应使应使ab加速向左运动．加速向左运动． 。
