1、第21讲 电磁感应现象 楞次定律,一 磁通量,二 电磁感应现象,三 右手定则、楞次定律,教材研读,突破一 对电磁感应现象的理解和判断,突破二 楞次定律的理解与应用,突破三 “三定则一定律”的综合应用,重难突破,突破四 楞次定律的推论,一、磁通量,教材研读,1.概念: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与B的乘积。 2.公式:= BS 。适用条件:匀强磁场,磁感线垂直于平面。,3.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)同一线圈平面,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
2、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:当穿过闭合电路的磁通量 发生变化 时,电路中有 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:穿过闭合电路的 磁通量 发生变化。只要 使穿过闭合电路的 磁通量 发生变化,即0,闭合电路中就有 感应电流产生。 三、右手定则、楞次定律,1.右手定则:伸开右手,让 大拇指 跟其余四指垂直,并且都跟手掌 在 同一平面 内,让磁感线从掌心进入,大拇指指向导体 运动 的方向,其余四指所指的方向就是 感应电流 的方向。,2.楞次定律: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
3、通量的变化。,1.判断下列说法的正误: (1)磁通量是标量,但有正、负之分。 ( ) (2)穿过电路的磁通量变化,电路中就一定有感应电流。 ( ) (3)导体切割磁感线时一定有感应电流产生。 ( ) (4)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( ) (5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 ( ),2.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 ( B ),3.(多选)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 放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时 ( AD ) A.P、Q将互相靠拢 B.P、Q将互相远
4、离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g,突破一 对电磁感应现象的理解和判断,重难突破,1.磁通量发生变化的三种常见情况 (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)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.判断感应电流的流程 (1)确定研究的回路。 (2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量。 (3),3.常见的产生感应电流的三种情况,典例1 如图所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当线圈a中有电流I通过时,穿过它们的磁通量分别为a、b、 c,下列说法中正确的是( B ) A.abc C.acb,解析 当a中有电流通
5、过时,穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线 条数一样多,向外的磁感线的条数c最多,其次是b,a中没有向外的磁感 线,因此,根据合磁通量的计算,应该是abc。,1-1 如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场 B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 ( A )A.11 B.12 C.14 D.41,解析 由题图可知,穿过a、b两个线圈的磁通量均为=Br2,因此磁通 量之比为11,A项正确。,典例2 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计 及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是 ( A ) A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流
6、计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和 断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后,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线处 D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转,解析 开关闭合后,A的插拔会引起B中磁通量变化,B中有感应电流产 生,A正确;同理,开关闭合与断开瞬间B中有感应电流产生,B错误;开关闭 合后,只要滑片移动,A中电流变化,B中有感应电流产生,C、D错。,2-1 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(090)。在下列各
7、过程中,一定能在轨道回路中产生感 应电流的是 ( A ) A.ab向右运动,同时使减小 B.使磁感应强度B减小,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,解析 设此时回路面积为S,由题意得磁通量=BS cos 。对A项有:S增 大,减小,cos 增大,则增大,回路中能产生感应电流,A正确;对B项有:B 减小,减小,cos 增大,则可能不变,B错误;对C项有:S减小,B增大,则 可能不变,C错误;对D项有:S增大,B增大,增大,cos 减小,则可能不变, D错误。,2-2 如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框,线框平面水平且与 条形磁铁平行,
8、则线框在由N端匀速平移到S端的过程中,线框中的感应 电流的情况是 ( B ) A.线框中始终无感应电流 B.线框中始终有感应电流 C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流, 以后又有了感应电流 D.开始无感应电流,当运动到磁铁中部上方时有感应电流,后来又没有 感应电流,解析 条形磁铁中部磁性较弱,两极磁性最强,线圈从左向右移动过程 中,线圈中磁通量先减小后反方向增大,因此线圈中始终有感应电流,故 选B。,1.楞次定律中“阻碍”一词的含义,突破二 楞次定律的理解与应用,2.应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 (1)明确所研究的闭合电路,判断原磁场的方向; (2)判断闭合
9、电路内原磁场的磁通量的变化情况; (3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向; (4)由安培定则判断感应电流的方向。 以上步骤可概括为四句话明确增减和方向,增反减同切莫忘,安培 定则来判断,四指环绕是流向。,典例3 如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则 ( D ) A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针 B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大 C.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针 D.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化,解析 当左侧线圈中通有不断增大的顺
10、时针方向的电流时,穿过右侧线圈的磁通量向右,且增大,根据楞次定律,右侧线圈中产生逆时针方向的电流,即使有金属片通过,接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针,故A、C错误;通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则通电线圈中的磁通量均匀增大,所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大,则磁通量的变化率是定值,由法拉第电磁感应定律可知,接收线圈中的感应电流不变,故B错误;有金属片通过时,则穿过金属片中的磁通量发生变化,金属片中也会产生感应电流,感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同,所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些,引起接收线圈中的感应电流大小发生变化,故D正确。,3-1 如图所示,一个有弹性
11、的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线 的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时, 金属圆环的面积S和橡皮绳的长度l将 ( D ) A.S增大,l变长 B.S减小,l变短 C.S增大,l变短 D.S减小,l变长,解析 当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属 圆环中产生感应电流。根据楞次定律可知,感应电流要阻碍磁通量的增 大,一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离通电直导线的方式进 行阻碍,故D正确。,突破三 “三定则一定律”的综合应用,1.“三个定则一个定律”的比较,2.三个定则的因果关系 三个定则容易相混,特别是左、右手易错用,抓住因果关系是关键: (
12、1)因电而生磁(IB)安培定则; (2)因动而生电(v、BI)右手定则; (3)因电而受力(I、BF安)左手定则。,典例4 如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒 ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则 ( C ) A.ab棒不受安培力作用 B.ab棒所受安培力的方向向右 C.ab棒向右运动的速度越大,所受安培力越大 D.螺线管产生的磁场,A端为N极,解析 ab棒在匀强磁场中向右运动切割磁感线,根据右手定则判断知感 应电流方向由ba,再根据左手定则判断知ab棒所受安培力方向水平向 左,故A、B错误;ab棒的速度越大,感应电流越大,所受安培力就越大,C 正确;根据安培定则可判定
13、螺线管的B端为N极,A端为S极,D错误。,方法规律 左、右手定则巧区分 (1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”:“因电而 动”用左手,“因动而电”用右手。 (2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于记忆,可把两个定 则简单地总结为通电受力,“力”的最后一笔“丿”向左,用左手;运动 生电,“电”的最后一笔“乚”向右,用右手。,4-1 (多选)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 ( BC )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,解析 当导体棒向右匀速运动时产生
14、恒定的电流,线圈中的磁通量恒 定,无感应电流出现,A错;当导体棒向左做减速运动时,由右手定则可判 定回路中出现了ba的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电 流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应电流(从 右向左看)且被螺线管吸引,B对;同理可判定C对,D错。,4-2 如图所示,直线边界ab上方有无限大的匀强磁场,磁场方向垂直纸 面向里。一矩形金属线框底边与磁场边界平行,从距离磁场边界高度为 h处由静止释放,则下列说法正确的是 ( C ) A.整个下落过程中,穿过线框的磁通量一直在减小 B.线框穿出磁场的过程中,线框中会产生逆时针方向 的电流 C.线框穿出磁场的过程中,线
15、框受到的安培力可能一直减小 D.线框穿出磁场的过程中,线框的速度可能先增大后减小,解析 金属线框在磁场中未穿出时,穿过线框的磁通量不变,线框穿出 磁场时,穿过线框的磁通量逐渐减小,选项A错误;线框穿出磁场的过程 中,线框内磁通量减小,由楞次定律可知,线框中会产生顺时针方向的感 应电流,选项B错误;线框穿出磁场的过程中,线框所受安培力若大于重 力,则线框做减速运动,受到的安培力减小,选项C正确;线框穿出磁场的 过程中,线框所受安培力若小于重力,则线框做加速运动,速度增大,产生 的感应电流增大,所受安培力增大,当安培力增大到等于重力时,做匀速 运动,不会出现速度先增大后减小的情况,选项D错误。,突
16、破四 楞次定律的推论电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统 一规律,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,可由以下四种方式呈现: (1)阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”; (2)阻碍相对运动,即“来拒去留”; (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”; (4)阻碍原电流的变化(自感现象),即“增反减同”。,典例5 如图,圆形导体线圈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电路。若 将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下列表述不正确的是 ( D ) A.线圈a中将产生俯
17、视顺时针方向的感应电流 B.穿过线圈a的磁通量变小 C.线圈a有扩张的趋势 D.线圈a对水平桌面的压力将增大,解析 本题考查楞次定律的应用。滑片P上滑,滑动变阻器接入电路的 电阻增大,电路中电流减小,螺线管产生的磁场减小,穿过线圈a的磁通量 变小。由楞次定律“增反减同、阻碍磁通量变化、阻碍相对运动”,可 知D错误,所以选D。,5-1 如图所示,在水平面内有一固定的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。下列说 法中正确的是 ( C ) 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
18、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,解析 由楞次定律可知,当闭合回路的磁通量增大时,金属杆将向左移 动,阻碍磁通量的增加,当闭合回路的磁通量减小时,金属杆将向右运动, 以便阻碍磁通量的减小,与磁场方向无关,故选C。,5-2 如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当 一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方 等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的 支持力FN和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是 ( A ) A.FN先大于mg,后小于mg B.FN一直大于mg C.Ff先向左,后向右 D.线圈中的电流方向始终不变,解析 条形磁铁向右运动的过程中,线圈中的磁通量先增加后减小,为 阻碍磁通量的变化,线圈先有向下的运动趋势,后有向上的运动趋势,故 FN先大于mg,后小于mg,A项正确,B项错误;条形磁铁相对线圈一直向右 运动,为阻碍相对运动,线圈有向右运动的趋势,故摩擦力Ff一直向左,C 项错误;线圈中的磁通量先增加后减小,据楞次定律可知,感应电流的方 向(俯视)先逆时针后顺时针,D项错误。,
