101 电磁感应现象 楞次定律.docx

101 电磁感应现象 楞次定律.docx

《101 电磁感应现象 楞次定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《101 电磁感应现象 楞次定律.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

101电磁感应现象楞次定律

10.1电磁感应现象　楞次定律

概念梳理：

一、磁通量

1．定义：

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和B的乘积．

2．公式：

Φ＝BS.

适用条件：

（1）匀强磁场；

（2）S为垂直磁场的有效面积．

3．磁通量是标量．

4．磁通量的意义：

（1）磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．

（2）同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．

二、电磁感应现象

1．电磁感应现象：

当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．

2．产生感应电流的条件：

表述1：

闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动．

表述2：

穿过闭合回路的磁通量发生变化．

3．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．

【注意】当回路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象，且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源．

三、感应电流方向的判断

1．楞次定律

（1）内容：

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通

量的变化．

（2）适用情况：

所有的电磁感应现象．

2．右手定则

（1）内容：

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，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．

（2）适用情况：

导体棒切割磁感线产生感应电流．

考点一　磁通量的计算

【例1】写出下图中磁通量的表达式

Φ＝ΦABCD＝Φabcd＝

Φ圆＝Φ线圈＝

【练习】如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（　）

A．逐渐变大

B．逐渐减小

C．始终为零

D．不为零，但始终保持不变

考点二　电磁感应现象能否发生的判断

1．磁通量发生变化的四种常见情况

（1）磁场强弱不变，回路面积改变；

（2）回路面积不变，磁场强弱改变；

（3）磁场强弱和回路面积同时改变；

（4）回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．

2．判断流程：

（1）确定研究的闭合回路．

（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.

（3）

【例1】试分析下列各种情形中，金属线框或线圈里能否产生感应电流？

【练习】如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（　　）

A．ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°<θ<90°）

【例2】如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时（　　）

A．a端聚积电子

B．b端聚积电子

C．金属棒内电场强度等于零

D．Ua>Ub

【练习】某架飞机在我国上空匀速巡航时，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

【练习】如图所示，线框abcd在匀强磁场中匀速向右平动时，关于线框中有无感应电流、线框的ad两端有无感应电动势、电压表中有无示数的说法正确的是（　　）

A．线框中无感应电流，ad两端无感应电动势，电压表无示数

B．线框中无感应电流，ad两端有感应电动势，电压表无示数

C．线框中有感应电流，ad两端无感应电动势，电压表无示数

D．线框中无感应电流，ad两端有感应电动势，电压表有示数

考点三　感应电流方向的判断

一．利用楞次定律判断感应电流的方向

1．楞次定律中“阻碍”的含义：

①谁阻碍谁：

感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化；

②阻碍什么：

阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身；

③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

少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同；

④阻碍效果：

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。

2．楞次定律的使用步骤：

①明确研究对象是哪一个闭合回路；

②该回路中磁场方向如何，磁通量如何变化；

③根据楞次定律判断感应电流的磁场方向；

④根据安培定则判断感应电流的方向。

二．利用右手定则判断感应电流的方向

1．利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向.常

见的几种切割情况有:

①导体平动切割磁感线;

②导体转动切割磁感线;

③导体不动,磁场运动,等效为磁场不动,导体反方向切割磁感线。

2．楞次定律和右手定则的关系

①从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合回路,右手定则研究的是闭合电路的一部

分导体,即一段导体做切割磁感线运动.

②从适用范围上说,楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况（包括一部分

导体切割磁感线运动的情况）,右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动

的情况.因此,右手定则是楞次定律的一种特殊情况.

三．利用楞次定律的推论进行判断（逆向思维）

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”.

【例1】下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈

上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁

铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是（　　）

【练习】如图所示，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

【例2】两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是（）

A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C

B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D

C．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

【练习】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．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

考点四“一定律三定则”的应用技巧

1．应用现象及规律比较

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．应用技巧：

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感）→右手定则．

（3）因电而受力（I，B→F安）→左手定则．

记忆口诀：

左判力，右判电，安培定则磁感线

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向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定．

【例1】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

【练习】如图所示，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动（　　）

A．向右匀速运动

B．向右加速运动

C．向左加速运动

D．向左减速运动

【例2】如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引（　　）

A．向右做匀速运动

B．向左做减速运动

C．向右做减速运动

D．向右做加速运动

【练习】如图所示，通电导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁场力，则cd中电流的变化情况是（　　）

A．cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流

B．cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流

C．cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流

D．cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流

【例3】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置导轨上，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

【练习】如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下面说法中正确的是（　　）

A．穿过线圈a的磁通量变大

B．线圈a有收缩的趋势

C．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流

D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大

【例4】如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a（　　）

A．顺时针加速旋转

B．顺时针减速旋转

C．逆时针加速旋转

D．逆时针减速旋转

【练习】如图（a）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图（b）所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针（如图中箭头所示），在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

课后练习

一．选择题

1．有一矩形线圈，面积为S，匝数为n，将它置于匀强磁场中，且使线圈平面与磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为Φ，则该匀强磁场的磁感应强度大小为（　　）

A．

B．

C．

D．无法判断

2．[双]如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（　　）

A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动

B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动

C．圆盘在磁场中向右匀速平移

D．匀强磁场均匀增加

3．如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是（　　）

A．先有从a到b的电流，后有从b到a的电流

B．先有从b到a的电流，后有从a到b的电流

C．始终有从b到a的电流

D．始终没有电流产生

4．

如图所示，闭合圆导线线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径．试分析线圈做如下运动时，能产生感应电流的是（　　）

A．使线圈在纸面内平动

B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动

C．使线圈以ac为轴转动

D．使线圈以bd为轴转动

5．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是（　　）

A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无

B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场

D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

6．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（　　）

A．线圈中通以恒定的电流

B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动

C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动

D．将电键突然断开的瞬间

7．[双]如图所示，两个线圈A、B水平且上下平行放置，分别通以如图所示的电流I1、I2，为使线圈B中的电流瞬时有所增大，可采用的办法是（　　）

A．线圈位置不变，增大线圈A中的电流

B．线圈位置不变，减小线圈A中的电流

C．线圈A中电流不变，线圈A向下平移

D．线圈A中电流不变，线圈A向上平移

8．[双]如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是（）

A．向下运动

B．向上运动

C．向左平移

D．以上都不可能

9．如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流（　　）

A．沿abcd流动

B．沿dcba流动

C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动

D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动

10．如图所示，在竖直方向上的两个匀强磁场B1和B2中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动，用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连，当a盘转动时，导线不动，则（　　）

A．b盘的转动方向总是和a盘相同

B．b盘的转动方向总是和a盘相反

C．若B1、B2同向，b盘的转动方向和a盘相同

D．若B1、B2反向，b盘的转动方向和a盘相同

11．如图所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近，甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中，穿过甲的磁感应强度为B1，方向指向纸面内，穿过乙的磁感应强度为B2，方向指向纸面外，两个磁场可同时变化，当发现ab边和cd边间有排斥力时，磁场的变化情况可能是（　　）

A．B1变小，B2变大B．B1变大，B2变大

C．B1变小，B2变小D．B1不变，B2变小

12．

如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将（　　）

A．静止不动

B．逆时针转动

C．顺时针转动

D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向

13．如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的

正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中

不翻转），则以下说法正确的是（　　）

A．三者同时落地

B．甲、乙同时落地，丙后落地

C．甲、丙同时落地，乙后落地

D．乙、丙同时落地，甲后落地

14．如图所示，线圈由A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于它的重力，则它在A、B、C、D四个位置（B、D位置恰好线圈有一半在磁场中）时，加速度关系为（　　）

A．aA>aB>aC>aD

B．aA＝aC>aB>aD

C．aA＝aC>aD>aB

D．aA＝aC>aB＝aD

15．[双]

如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中（　　）

A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针

B．感应电流方向一直是逆时针

C．安培力方向始终与速度方向相反

D．安培力方向始终沿水平方向