电磁感应现象及楞次定律.docx
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电磁感应现象及楞次定律
电磁感应现象及楞次定律
【考纲考点】
考点
要求
电磁感应现象
Ⅰ
磁通量
Ⅰ
楞次定律
Ⅱ
【学习内容】
一、磁通量及磁通量变化
1、磁通量的表达式为：
Ф=，其中θ为磁场和线圈平面之间的夹角，单位：
，
单位符号：
。
磁通量是一个标量。
磁通量的大小也可以用通过线圈平面的磁感线
的数目来表示。
2、磁通量变化的几种情况是：
（1）；
（2）；
（3）磁场方向和线圈间的夹角θ变化。
例题1：
一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图1所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。
将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为（）
A．0
B．2BS
C．2BScosθ
D．2BSsinθ
变式1：
如图2所示条形磁铁竖直放置，闭合的金属线框水平地紧挨着磁铁从A端移至B端的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况是（ ）
A．变大
B．变小
C．先变大后变小
D．先变小后变大
点评：
磁通量是一个标量，有正负，正负是由磁场方向和线圈平面的夹角确定的。
对变式1，我们可以用磁感线的数目来理解，在A端和B端穿过线圈的磁感线的数目多，而在中间，穿过线圈的磁感线数目最少。
二、电磁感应现象的实验研究
1831年法拉第发现了现象，把产生的电流叫做电流。
例题2：
现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图3所示连接。
下列说法中正确的是（）
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
变式2：
（双选题）如图4所示，U型磁铁水平放置于桌面，一根导体棒与电流计连接，在下列各种情况中，磁通量的变化及产生感应电流的情况是（）
A．导体棒上下移动时，磁通量变化，能产生感应电流
B．导体棒上下移动时，磁通量不变，不能产生感应电流
C．导体棒左右移动时，磁通量不变，能产生感应电流
D．导体棒左右移动时，磁通量变化，能产生感应电流
点评：
导体切割磁感线可引起磁通量变化、磁感应强度（包括大小或方向）发生变化可引起磁通量变化、线圈面积发生变化可引起磁通量变化。
三、感应电流产生的条件
产生感应电流的二个条件：
1、
2、。
二者缺一不可。
例题3：
在图5所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是（）
A．a、b两个环
B．b、c两个环
C．a、c两个环
D．a、b、c三个环
变式3：
（双选题）带电圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则（）
A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流
B．不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流
C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流
D．圆环在做匀速转动时，小线圈内没有感应电流
点评：
不管用什么方法，只要能使穿过闭合电路的磁通量发生变化，就能在其中产生感应电流。
四、楞次定律内容
1、楞次定律：
感应电流的磁场总要感应电流的的变化。
2、穿过闭合电路的磁通量增加时，产生的感应电流磁场方向与原磁场方向，反之，
。
例题4：
（双选题）如图6所示是探究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（）
变式4：
根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是（）
A．阻碍引起感应电流的磁通量
B．与引起感应电流的磁场方向相反
C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化
D．与引起感应电流的磁场方向相同
点评：
楞次定律中强调了感应电流的磁场是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。
3、用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤
（1）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变化情况；
（3）根据楞次定律（增反减同），判定感应电流磁场的方向；
（4）利用安培定则，判定感应电流的方向。
例题5：
如图7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
变式5：
某实验小组用如图8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
点评：
利用楞次定律判断感应电流的方向时，关键要弄清磁通量的增减（变化情况），由磁通量的增减来判断感应电流的磁场方向，再由安培定则判断感应电流的方向。
五、右手定则及其与左手定则的区别
1、右手定则
利用右手定则判断导体切割磁感线时的感应电流方向。
伸开右手，使大拇指跟其余四指，并且都与手掌在，让磁感线垂
直从手心穿过，大拇指指向的方向，那么其余四个手指所指的方向就是
的方向。
例题6：
（双选题）如图9所示，光滑平行金属导轨PP’和QQ’，都处在同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（）
A．感应电流的方向是N→M
B．感应电流的方向是M→N
C．安培力水平向左
D．安培力水平向右
变式6：
（双选题）在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图10所示。
导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。
欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（）
A．匀速向右运动
B．减速向右运动
C．减速向左运动
D．加速向左运动
2、右手定则与左手定则的区别
（1）右手定则：
；
左手定则：
；
（2）安培定则用来判断方向，右手定则用来判断方向，左手定则用来判断方向。
例题7：
如图11所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是（）
A．向左平动进入磁场
B．向右平动退出磁场
C．沿竖直方向向上平动
D．沿竖直方向向下平动
变式7：
如图12所示的abcd为一矩形导线框，其平面与匀强磁场垂直，导线框沿竖直方向从图示位置开始下落，在dc边未出磁场前，线框中的
感应电流的方向是，线框所受的磁场作用力的方向是
。
点评：
注意区别安培定则和右手定则。
六、利用磁通量的变化来判断导线或线圈的运动
由楞次定律可知：
当磁通量增加时，感应电流的磁场要阻碍这种增加；当磁通量减少时，感应电流的磁场要阻碍这种减少。
利用这个原理可以判断导线或线圈的运动情况。
例题8：
如图13所示，ab是一个可绕垂直纸面的轴O转动的闭合矩形框，当滑动变阻器R的滑动片P自左向右滑行时，线框ab将（）
A．保持静止不动
B．沿逆时针方向转动
C．沿顺时针方向转动
D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向
变式8：
如图14所示，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的运动方向及“收缩”或“扩张”的趋势是（）
A．向右运动，有扩张趋势
B．向右运动，有收缩趋势
C．向左运动，有扩张趋势
D．向左运动，有收缩趋势
点评：
运用阻碍磁通量变化来判断导体的运动方向的基本思路是，若磁通量增加，通过导体的运动减少面积或减弱磁场来阻碍磁通量增加；若磁通量减少，通过导体的运动增加面积或增强磁场来阻碍这磁通量的减少。
这一规律可以归纳为“增缩减扩”。
7、利用阻碍相对运动来判断导线框所受的磁场力
例题9：
如图15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及在水平方向运动趋势的正确判断是（）
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
变式9：
（双选题）如图16所示，一个铝制圆环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁靠近或远离铝环，则铝环的运动情况是（）
A．当磁铁向左插入圆环时，圆环向左运动
B．当磁铁向左插入圆环时，圆环向右运动
C．当磁铁从圆环向左抽出时，圆环向右运动
D．当磁铁从圆环向左抽出时，圆环向左运动
点评：
从阻碍物体的相对运动来看，楞次定律可以简单的归纳为“来拒”“去留”。
即当磁铁靠近线圈时，感应电流的磁场对磁铁产生一个斥力；当磁铁远离线圈时，感应电流的磁场对磁铁产生一个引力。
八、判断感应电动势的电势高低
例题10：
电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图17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
变式10：
（双选题）如图18所示的C为平行板电容器，金属棒ab可沿导轨在磁场中平动，要使电容器上极板带正电，下极板带负电，则ab应向（）
A．向右加速运动B．向左加速运动
C．向右匀速运动D．向左匀速运动
点评：
感应电流是由感应电动势产生的，感应电动势高低可以由楞次定律或右手定则来确定，四指所指的方向就是感应电动势的方向。
【即时反馈】
1、关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（）
A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流
B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流
C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流
D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流
2、（双选题）关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（）
A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生
B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流
D．穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时，电路中有感应电流
3、某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图19所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是（）
A．开关的位置接错
B．电流表的正负极接错
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正负极接反
4、（双选题）如图20所示，当条形磁铁作下列运动时，线圈中的感应电流方向应是（从左往右看）（）
A．磁铁靠近线圈时，电流的方向是逆时针的
B．磁铁靠近线圈时，电流的方向是顺时针的
C．磁铁向上平动时，电流的方向是逆时针的
D．磁铁向上平动时，电流的方向是顺时针的
5、如图21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中通以如图所示的变化电流，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
6、如图22所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。
磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。
若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将是（）
A．静止
B．随磁铁同方向转动
C．沿与磁铁相反方向转动
D．不需要由磁铁具体转动方向来决定
7、（双选题）如图23所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是（）
A．两金属环将相互靠拢
B．两金属环将相互排斥
C．磁铁的加速度会大于g
D．磁铁的加速度会小于g
8、如图24所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放在导轨上，形成闭合回路，当一条形磁铁从上方下落（未到达导轨平面）过程中，导体棒P、Q的运动情况是（）
A．P、Q相互靠拢
B．P、Q相互远离
C．P、Q均静止
D．因磁铁的的极性未知，故无法判断运动情况
【真题再现】
1、（2013年海南高考）（双选题）如图25所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间
A．两小线圈会有相互靠拢的趋势
B．两小线圈会有相互远离的趋势
C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向
D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，
右边小线圈中感应电流沿逆时针方向
2、（2011年上海高考）（双选题）如26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
3、（2011年上海高考）如图27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
【课后巩固】
1、（双选题）如图33所示，线圈的电阻不计。
当磁铁向左平移靠近线圈时，在线圈中引起的感应电流情况是（）
A．磁铁加速运动时，感应电流方向由A向B通过电阻
B．磁铁加速运动时，感应电流方向由B向A通过电阻
C．磁铁匀速运动时，不产生感应电流
D．磁铁匀速运动时，感应电流方向由A向B通过电阻
2、（双选题）如图34所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则（）
A．在S闭合的瞬间，A、B必相吸
B．在S闭合的瞬间，A、B必相斥
C．在S断开的瞬间，A、B必相吸
D．在S断开的瞬间，A、B必相斥
【学习内容】
一、磁通量及磁通量变化
1、BSsinθ，韦伯，Wb
2、磁感应强度变化，线圈面积变化。
例题1：
C变式1：
D
二、电磁感应现象的实验研究
电磁感应，感应
例题2：
A变式2：
BD
三、感应电流产生的条件
1、闭合电路
2、磁通量发生变化（两者可以互换顺序）
例题3：
A变式3：
CD
四、楞次定律的内容
1、阻碍引起，磁通量
2、相反，相同
例题4：
CD变式4：
C例题5：
B变式5：
D
五、右手定则及其与左手定则的区别
1、垂直，同一平面内，导体运动，感应电流
例题6：
AC变式6：
BD
2、
（1）伸开右手，让磁感线垂直穿过手心，大拇指的方向为导体的运动方向，四指指向为导体的感应电流的方向；伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向为电流方向，大拇指的方向为导体的受力方向；
（2）电流的磁场，导体切割磁感线时产生的感应电流，通电导线的受力；
例题7：
A变式7：
adcba，竖直向上
六、利用磁通量的变化来判断导线或线圈的运动
例题8：
C变式8：
D
七、利用阻碍相对运动来判断导线框所受的磁场力
例题9：
D变式9：
AD
八、判断感应电动势的电势高低
例题10：
D变式10：
AC
【即时反馈】
1、D2、CD3、A4、BC5、A
6、B7、BD8、A
【真题再现】
1、BC2、AD3、B
【课后巩固】
1、AD2、AC
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