电磁感应现象楞次定律Word文档下载推荐.docx
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C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
一、楞次定律的含义及基本应用
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：
（1）确定原磁场方向；
（2）明确闭合回路中磁通量变化的情况；
（3）应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向．
（4）应用安培定则，确定感应电流的方向．
应用楞次定律的步骤可概括为：
一原二变三感四螺旋
根据楞次定律的基本含义，按步就班解题一般不会出错．
【例1】（2009·
浙江·
17）如图6所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为
图6
R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金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，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是（ ）
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
图7
[针对训练1] 某实验小组用如图7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的方向是（ ）
A．a→G→b
B．先a→G→b，后b→G→a
C．b→G→a
D．先b→G→a，后a→G→b
二、楞次定律拓展含义的应用
感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．具体有以下几种情形：
（1）当回路中的磁通量发生变化时，感应电流的效果是阻碍原磁通量的变化．
（2）当出现引起磁通量变化的相对运动时，感应电流的效果是阻碍导体间的相对运动，即“来时拒，去时留”．
（3）当闭合回路发生形变时，感应电流的效果是阻碍回路发生形变．
（4）当线圈自身的电流发生变化时，感应电流的效果是阻碍原来的电流发生变化．
【例2】如图8所示，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线圈中线AB的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FN及在水平方向上的运动趋势的判断正确的是（ ）
图8
A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左
B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左
C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右
D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右
[针对训练2] 如图9所示，
图9
通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时（ ）
A．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小
B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小
C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大
D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大
图10
[针对训练3] （2010·
上海物理·
21）如图10，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势．
三、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用
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的运动
右手定则
闭合回路的磁通量发生变化
楞次定律
2.应用区别
关键是抓住因果关系：
（1）因电而生磁（I→B）→安培定则；
（2）因动而生电（v、B→I）→右手定则；
（3）因电而受力（I、B→F安）→左手定则．
3．相互联系
（1）应用楞次定律，必然要用到安培定则；
（2）感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向．
图11
【例3】如图11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，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，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
[针对训练4]
图12
（2011·
江苏·
2）如图12所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中（ ）
A．穿过线框的磁通量保持不变
B．线框中感应电流方向保持不变
C．线框所受安培力的合力为零
D．线框的机械能不断增大
【基础演练】
1．（2010·
课标全国·
14）在电磁学的发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；
法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；
楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；
密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；
洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
图13
2．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图13所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
A．从a到b，上极板带正电
B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电
D．从b到a，下极板带正电
图14
3．直导线ab放在如图14所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路．长直导线cd和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向左滑动．关于cd中的电流下列说法正确的是（ ）
A．电流肯定在增大，不论电流是什么方向
B．电流肯定在减小，不论电流是什么方向
C．电流大小恒定，方向由c到d
D．电流大小恒定，方向由d到c
图15
4．（2011·
宿迁模拟）如图15所示是一种延时开关．S2闭合，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，将C线路接通．当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则（ ）
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长
图16
5．（2010·
上海控江中学模拟）绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图16所示．闭合开关的瞬间，铝环跳起一定高度．保持开关闭合，下列现象正确的是（ ）
A．铝环停留在这一高度，直到断开开关铝环回落
B．铝环不断升高，直到断开开关铝环回落
C．铝环回落，断开开关时铝环又跳起
D．铝环回落，断开开关时铝环不再跳起
图17
6．（2010·
徐州市第三次模拟）如图17所示，通电螺线管置于水平放置的两根光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左右两侧．保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态，当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab和cd棒的运动情况是（ ）
A．ab向左，cd向右B．ab向右，cd向左
C．ab，cd都向右运动D．ab，cd都不动
图18
7．（2009·
海南单科）一长直铁芯上绕有一固定线圈M，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N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如图18所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是（ ）
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
图19
8．如图19所示，在匀强磁场中放有两条平行的铜导轨，它们与大导线圈M相连接．要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两导线圈共面放置）（ ）
A．向右匀速运动B．向左加速运动
C．向右减速运动D．向右加速运动
【能力提升】
9．如图20所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带运动方向，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈．通过观察图形，判断下列说法正确的是（ ）
图20
A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动
B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动
C．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈
D．从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
10.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图21（a）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系．当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．然后按图（b）所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路．
（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将________偏转．
（2）线圈A放在B中不动时，指针将________偏转．
（3）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将________偏转．（选填“向左”、“向右”或“不”）
图21
图22
11．如图22所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为l，且l>
d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是多少？
图23
12．如图23所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图，其中P是一个变压器铁芯，入户的两根电线（火线和零线）采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后再接入户内的用电器．Q是一个脱扣开关的控制部分（脱扣开关本身没有画出，它是串联在本图左边的火线和零线上，开关断开时，用户的供电被切断），Q接在铁芯另一侧副线圈的两端a、b之间，当a、b间没有电压时，Q使得脱扣开关闭合，当a、b间有电压时，脱扣开关立即断开，使用户断电．
（1）用户正常用电时，a、b之间有没有电压？
为什么？
（2）如果某人站在地面上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？
1．B 2.BC
3．C [自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定则判断线圈中感应电流的方向为顺时针；
自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相同，即向上，故可由安培定则判断线圈中感应电流的方向为逆时针，选C.]
4．B [此题可用两种方法求解，借此感受右手定则和楞次定律分别在哪种情况下更便捷．
方法一：
首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向（如下图所示），因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流由a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的．
方法二：
首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向（如右图所示），由对称性可知合磁通量Φ＝0；
其次当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大（方向垂直向里），由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，最后由安培定则判断感应电流沿逆时针方向，故B选项正确．]
5．C [本题“原因”是磁铁有相对线圈的运动，“效果”便是线圈要阻碍两者的相对运动，线圈阻止不了磁铁的运动，由“来拒去留”知，线圈只好跟着磁铁同向转动；
如果二者转速相同，就没有相对运动，线圈就不会转动了，故答案为C.]
6．AD [根据楞次定律，感应电流的效果是总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，P、Q可通过缩小面积的方式进行阻碍，故可得A正确．由“来拒去留”得回路电流受到向下的力的作用，由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力，所以磁铁的加速度小于g，选A、D.]
思维提升
1．磁通量的大小与线圈匝数无关．磁通量的变化量为末态磁通量减初态磁通量，即：
ΔΦ＝Φ2－Φ1.
2．无论回路是否闭合．只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．
3．楞次定律的理解：
①感应电流的磁场起阻碍作用；
②阻碍原磁通量的变化；
③阻碍不是阻止，最终要发生变化；
④阻碍的形式：
“来拒去留”“增反减同”
4．导线切割磁感线用右手定则来进行判断：
伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．
例1B [由楞次定律可知，在线框从右侧摆动到O点正下方的过程中，向上的磁通量在减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同（即向上），再根据安培定则可以判断感应电流的方向沿a→d→c→b→a，同理，可知线框从O点正下方向左侧摆动的过程，电流方向沿a→d→c→b→a，故选B.]
[规范思维]
（1）在判断感应电流的方向时，分析磁通量的变化只需看穿过平面的磁感线的条数即可，还要注意磁感线是从正面穿入还是从正面穿出（正面是为了分析问题事先选定的）．
（2）根据楞次定律的基本含义，按步就班（一原二变三感四螺旋）解题一般不会出错．
例2D [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减小．当通过线圈的磁通量增加时，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重力，在水平方向上有向右运动的趋势．综上所述，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右．]
[规范思维] 本题是根据楞次定律的第二种描述解题的．根据磁通量的增、减，利用阻碍相对运动来分析水平方向和竖直方向上安培力的方向．楞次定律的几种表述情况，都可归纳为阻碍产生感应电流的原因．
例3BC [设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上．若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M，对MN用左手定则判定，可知MN向左运动，可见A选项不正确．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N，对MN用左手定则判定，可知MN是向右运动，可见C正确．同理设PQ向左运动，用上述类似的方法可判定B正确，而D错误．]
[规范思维] 由导体运动分析产生感应电流的方向时用右手定则，由电流分析所受安培力的方向时，用左手定则．安培定则又称右手螺旋定则，用来判断电流产生的磁场方向，它们的作用及操作方法都不同，学习时要明确区分．
[针对训练]
1．D [①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．
②明确闭合回路中磁通量变化的情况：
向下的磁通量增加．
③由楞次定律的“增反减同”可知：
线圈中的感应电流产生的磁场方向向上．
④应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针（俯视），即：
电流的方向从b→G→a.
同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：
线圈中将产生顺时针的感应电流（俯视），即：
电流的方向从a→G→b.]
2．A [由于I减小，穿过闭合金属环的磁通量变小，通电螺线管在环a的轴线上，所以环通过缩小面积来阻碍原磁通量的减小，所以A正确．]
3．左 收缩
解析 变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流的磁场方向相反，相互排斥，则金属环A将向左移动，因磁通量增大，金属环A有收缩的趋势．
4．B [直线电流的磁场离导线越远，磁感线越稀疏，故线圈在下落过程中磁通量一直减小，A错；
由于上、下两边电流相等，上边磁场较强，线框所受合力不为零，C错；
由于电磁感应，一部分机械能转化为电能，机械能减小，D错．]
思想方法总结
1．感应电流方向的判断方法：
右手定则（适用于部分导体切割磁感线）
楞次定律的应用步骤
2．
（1）若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则．
（2）若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判定也可以，但较为麻烦．
3．电磁感应现象、楞次定律等知识与生产、生活联系比较密切，如电磁阻尼现象、延时开关等．这类题目往往以生产、生活实践和高新技术为背景，提出问题，并要求学生用所学知识去解决问题．解决问题的关键是认真读题，弄清物理情景，建立正确的物理模型，再用相关的物理规律求解．
1．AC [赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错；
安培发现了磁场对电流的作用规律；
洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，D错．]
2．D [当N极接近线圈的上端时，线圈中的磁通量增大，由楞次定律可知感应电流的方向，且流经R的电流为从b到a，电容器下极板带正电．]
3．B [此题利用楞次定律的第二种描述比较方便，导线ab向左滑动，说明回路中的磁通量在减小，即cd中的电流在减小，与电流的方向无关，故B正确．]
4．BC [S1断开时，A线圈中电流消失，磁通量减少，B线圈中产生感应电流，阻碍线圈中磁通量的减少，A错，B对；
若断开S2，B线圈中无感应电流，磁通量立即减为零，不会有延时作用，C对，D错．]
5．D [在闭合开关的瞬间，铝环的磁通量增加，铝环产生感应电流，由楞次定律的第二种描述可知，铝环受到向上的安培力跳起一定高度，当保持开关闭合时，回路中电流不再增加，铝环中不再有感应电流，不再受安培力，将在重力作用下回落，所以A、B均错误；
铝环回落后，断开开关时，铝环中因磁通量的变化产生感应电流，使铝环受到向下的安培力，不会再跳起，所以C错误，D正确．]
6．A [由楞次定律可知A正确．]
7．C [由楞次定律的第二种描述可知：
只要线圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，N就会受排斥而向右运动，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁通量减少，N就会受吸引而向左运动．故选项C正确．]
8．BC [欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向应垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：
一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；
二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此，根据右手定则，对于前者，应使ab减速向右运动；
对于后者，则应使ab加速向左运动．故应选B、C.]
9．AC [若线圈闭合，进入磁场时，由于产生感应电流，根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动，故A正确；
若线圈不闭合，进入磁场时，不会产生感应电流，故线圈相对传送带不发生滑动，故B错误；
从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈，C正确．]
10．
（1）向右
（2）不 （3）向右
11.
解析 从线框进入磁场到完全离开磁场，只有线框bc边运动至磁场右边缘至ad边运动至磁场左边缘的过程中无感应电流．
此过程的位移为：
l－d
故线框中没有感应电流的时间为：
t＝
12．见解析
解析
（1）用户正常用电时，a、b之间没有电压，因为双线绕成的初级线圈的两根导线中的电流总是大小相等、方向相反，穿过铁芯的磁通量总为零，副线圈中不会产生感应电动势．
（2）会断开，因为人站在地面上手误触火线，电流通过火线和人体流向大地，不通过零线，这样变压器的铁芯中就会有磁通量的变化，从而在副线圈中产生感应电动势，即a、b间有电压，脱扣开关就会断开．
易错点评
1．在第2题中，产生感应电流的是右边的线圈，它是电源．
许多同学误认为是电容器C在放电，使线圈中有电流，造成失误．
2．在第5题中，有同学往往认为通电线圈好似一个电动机，只要它通电，就能使铝环停在一定高度，属于没有真正理解电磁感应现象．真正的现象应是：
闭合瞬间，铝环跳起，电流稳定后，铝环是落下的，当电键断开时，是不会跳起的．
3．在第8题中，注意思维的顺序，分清谁是原因——ab的加、减速运动，谁是结果——N中产生感应电流．
4．在第11题中，一定要注意条件：
l>
d.
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