电磁感应现象感应电流的方向.ppt

第1节 电磁感应现象 感应电流的方向 1概念：穿过过某一面积积的 2磁通量的计计算 (1)公式： . (2)适用条件： 磁场场；S是垂直磁场场 并在磁场场中的 面积积 (3)单单位：韦韦伯(Wb)，1Wb1 . 磁感线线条数 BS 匀强 有效 Tm2 一、磁通量 1产产生感应电应电 流的条件 穿过闭过闭 合电电路的 发发生变变化 2磁通量发发生变变化的常见见情况 (1)闭闭合电电路的部分导导体做 运动动，即 线线圈面积积S发发生变变化导导致变变化 (2)线线圈在磁场场中 导导致变变化 (3) 变变化(随时间时间 、位置变变化)导导致变变化 如磁体对线对线 圈发发生相对对运动动 磁通量 切割磁感线线 转动转动 磁感应应强度 二、电磁感应现象 3产产生感应电动势应电动势 的条件 (1)无论电论电 路是否闭闭合，只要穿过电过电 路平面的 发发生变变化，电电路中就有 ，产产生 的那部分导导体就相当于电电源 (2)电电磁感应现应现 象的实质实质 就是产产生 如果电电 路闭闭合，就有感应电应电 流如果电电路不闭闭合，就只有感应应 电动势电动势 而无感应电应电 流 磁通量感应电动势应电动势 感应电动势应电动势 感应电动势应电动势 1右手定则则 伸开右手，让让大拇指跟其余四指 ，并且 都跟手掌在同一 ，让让磁感线线垂直穿过过掌 心，大拇指指向 方向，其余四指所 指的方向，就是 的方向 2楞次定律 (1)内容：感应电应电 流的磁场总场总 是要 引起 的磁通量的 垂直 平面内 导导体的运动动 感应电应电 流 阻碍 感应电应电 流变变化 三、感应电流方向的判定 (2)应应用楞次定律判断感应电应电 流方向的一般步骤骤： 确定研究对对象，即明确要判断的是哪个闭闭合电电路 中产产生的感应电应电 流 确定研究对对象所处处的磁场场的方向及其分布情况 确定穿过闭过闭 合电电路的磁通量的变变化情况 根据楞次定律，判断闭闭合电电路中感应电应电 流的磁场场 方向 根据安培定则则(即右手螺旋定则则)判断感应电应电 流的 方向 科目三考试 科目3实际道路考 试技巧、视频教程 科目四考试 科目四模拟考试题 C1 科目四仿真考试 例1 如图图所示，环环形金属软弹软弹 簧套在条形磁铁铁的中心位置 若将弹弹簧沿半径向外拉，使 其面积积增大，则则穿过弹过弹 簧所包围围面积积的磁通量将( ) A增大 B减小 C不变变 D无法确定如何变变化 【思路点拨】熟悉条形磁铁的磁感线分布及理解磁通量与 磁感线穿过线框平面的方向有正负之分是解题的关键 题型一：磁通量的变化及计算 【解析】穿过弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量， 磁铁内部由S极指向N极的磁通量不变，而其外部由N 极指向S极的磁通量随面积的增大而增大，故合磁通 量减小，选B. 【答案】B 【方法与知识感悟】1.对磁通量的理解 (1)BS的含义：BS只适用于磁感应强度B 与面积S垂直的情况当B与S平面间的夹角为时，则有 BSsin .可理解为B(Ssin )，即等于B与S在垂 直于B方向上投影面积的乘积也可理解为(Bsin )S ，即等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积如图 (1)所示 (2)面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而 是线圈在磁场范围内的面积如图 (2)所示，S应为线 圈面积的一半 (3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线 圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁 感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小 (4)合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的 磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规 定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平 面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合 磁通量 2磁通量的变化 磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定 性描述，也可以用公式BSsin(为B与S面的夹角 )进行定量的计算在分析磁通量是否发生变化时， 两种描述是统一的，不能有矛盾的结果出现例如： (1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化 的，如图，当线圈面积由S1变为S2时，磁通量并没有 变化 (2)当磁场范围一定时，线圈面 积发生变化，磁通量也可能不 变，如图所示，在空间有磁感 线穿过线圈S，S外没有磁场， 如增大S，则不变 3磁通量改变的方式： (1)线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不 变而相当于B发生变化； (2)线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积 的磁感应强度是时间的函数； (3)线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体 做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或 减小； (4)线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二 者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩 形线圈就是典型例子 例2 如图图所示，在磁感应应强度 大小为为B、方向竖竖直向上的匀 强磁场场中，有一质质量为为m、阻 值为值为R的闭闭合矩形金属线线框 abcd用绝缘轻质细绝缘轻质细 杆悬悬挂在 O点，并可绕绕O点摆动摆动 金属 线线框从右侧侧某一位置由静止释释放，在摆动摆动 到左侧侧 最高点的过过程中，细细杆和金属线线框平面始终处终处 于 同一平面，且垂直纸纸面则线则线 框中感应电应电 流的方 向是( ) 题型二：感应电流的产生条件及方向判定 Aabcda Bdcbad C先是dcbad，后是abcda D先是abcda，后是dcbad 【思路点拨】由原磁场的方向与磁通量的增减判断感 应电流的磁场方向，根据右手螺旋定则判断感应电流 的方向 【解析】本题考查楞次定律，解题时应分清磁场方 向及磁通量的变化情况，还应明确线圈的放置方法 ，考查学生的理解能力和推理能力 由楞次定律可知，在线圈从右侧摆动到O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adcba，线框从O点正下方向左侧摆动 的过程向上的磁通量增大，电流方向沿 adcba，故选B. 【答案】B 【方法与知识感悟】右手定则适用于部分导体切割磁 感线运动时感应电流的方向判定，而楞次定律适用于 一切电磁感应现象，是判断感应电流方向的基本方法 例3 如图图所示，光滑固定导轨导轨m、n水平放置，两根 导导体棒p、q平行放于导轨导轨 上，形成一个闭闭合回路 当一条形磁铁铁从高处处下落接近回路时时( ) Ap、q将互相靠拢拢 Bp、q将互相远远离 C磁铁铁的加速度仍为为g D磁铁铁的加速度小于g 【思路点拨】(1)根据楞次定律判断出感应电流的方向 运用左手定则判断出受力方向(2)根据楞次定律的 阻碍效果得出结论 题型三：楞次定律的拓展应用 【解析】方法一：假设磁铁的下端为N极，根据楞次 定律先判断出p、q中的感应电流方向，再根据左手定 则可判断p、q所受的安培力方向，安培力使p、q相互 靠拢由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿 第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度 小于g.若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出 相同的结果，所以A、D选项正确 方法二：根据楞次定律的另一表述感应电流的效 果总是要反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因” 是回路中的磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路， “效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以p 、q将相互靠近且磁铁的加速度小于g. 【答案】AD 【方法与知识感悟】1. 楞次定律中“阻碍”的含义 2楞次定律的推广 对楞次定律中“阻碍”含义的推广：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” 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4 如图图所示，水平放置的两条光滑轨轨道上有可 自由移动动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运 动时动时 ，MN在磁场场力的作用下向右运动动，则则PQ所做 的运动动可能是( ) A向右加速运动动 B向左加速运动动 C向右减速运动动 D向左减速运动动 【思路点拨】解题的关键是弄清MN运动的原因：PQ运 动L2中产生电流L1中产生电流MN受安培力作用 题型四：楞次定律、右手定则、左手定则、安培定 则的综合应用 【答案】BC 【方法与知识感悟】安培定则、左手定则、右手定 则、楞次定律的比较及应用 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 运动 右手定则 闭合回路磁通量变化楞次定律 2.应用区别 关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(IB)安培定则； (2)因动而生电(v、BI安)右手定则；(3)因电而受力(I、 BF安)左手定则 1如图图a所示，m、n为为两个相同的圆环圆环 形线线圈，共轴轴 并靠近放置，m线线圈中通有如图图b所示的交变电变电 流i， 箭头头方向表示电电流的正方向，则则( )D At1时时刻两线线圈间间作用力最大 Bt2时时刻两线线圈间间吸引力最大 C在t1到t2时间时间 内，m、n两线线圈相互排斥 D在t2到t3时间时间 内，m、n两线线圈相互排斥 2(2011上海)如图图，均匀带带正电电 的绝缘圆环绝缘圆环 a与金属圆环圆环 b同心共 面放置，当a绕绕O点在其所在平面 内旋转时转时 ，b中产产生顺时针顺时针 方向的 感应电应电 流，且具有收缩趋势缩趋势 ，由此可知，圆环圆环 a( ) A顺时针顺时针 加速旋转转 B顺时针顺时针 减速旋转转 C逆时针时针 加速旋转转 D逆时针时针 减速旋转转 B 【解析】本题考查楞次定律由题意知：圆环a、b电流 方向相同，在安培力作用下体现出相互吸引的效果，且 根据“增反减同”原则，a环在减速旋转 3如图图所示，在匀强磁场场中， MN、PQ是两根平行的金属导导 轨轨，而ab、cd为为串有电压电压 表和 电电流表的两根金属棒，它们们同时时以相同的速度向右 运动时动时 ，下列说说法中正确的是( ) A电压电压 表有读读数，电电流表有读读数 B电压电压 表无读读数，电电流表有读读数 C两个表均无读读数 D电压电压 表有读读数，电电流表无读读数 C *1. 关于产产生感应电应电 流的条件，以下说说法中错误错误 的 是( ) A闭闭合电电路在磁场场中运动动，闭闭合电电路中就一定会有 感应电应电 流 B闭闭合电电路在磁场场中做切割磁感线线运动动，闭闭合电电路 中一定会有感应电应电 流 C穿过闭过闭 合电电路的磁通量为为零的瞬间间，闭闭合电电路中 一定不会产产生感应电应电 流 D无论论用什么方法，只要穿过闭过闭 合电电路的磁感线线条 数发发生了变变化，闭闭合电电路中一定会有感应电应电 流 ABC 【巩固基础】 【解析】电路中是否产生感应电流从下列两个方面 来分析：回路是否闭合，闭合回路中的磁通量 是否发生变化 C 4如图图所示，闭闭合的矩形金属框abcd的平面与 匀强磁场场垂直，现现金属框固定不动动而磁场场运动动 ，发现发现ab边边所受安培力的方向为竖为竖 直向上，则则 此时时磁场场的运动动可能是( ) A水平向右平动动 B水平向左平动动 C竖竖直向上平动动 D竖竖直向下平动动 A 【解析】本题考查楞次定律、安培定则、法拉第电磁感应 定律的应用ab受到的力向上，由安培定则可知，ab上电 流的方向由ba，由楞次定律可得，线框内的磁通量在增 加，磁场向右运动，A项正确，B项错误；当磁场上下运 动时，线框内的磁通量不变化，不产生感应电流，C、D 项错误 【提升能力】 3如图图所示，光滑无电电阻的金属 框架MON竖竖直放置，水平方向的 匀强磁场场垂直MON平面质质量 为为m的金属棒ab从abO60的位置由静止释释放两 端沿框架在重力作用下滑动动，在棒由图图示的位置滑动动 到处处于水平位置的过过程中，ab中感应电应电 流的方向是( ) A始终终是ab B始终终是ba C先是ab，后是ba D先是ba，后是ab D 【解析】棒滑动过程中，所围面积先增大后减小(当ab与 OM夹角45时，面积最大)，穿过回路的磁通量先增大后 减小，依楞次定律，D对 6如图图所示，两个同心放置的共 面单单匝金属环环a和b，一条形磁铁铁 穿过圆过圆 心且与环环面垂直放置设设 穿过圆环过圆环 a的磁通量为为a，穿过圆环过圆环 b的磁通量 为为b，已知两圆环圆环 的横截面积积分别为别为 Sa和Sb，且 Sab Cab D无法确定 B 7如图图所示，通电电螺丝丝管 置于闭闭合金属环环a的轴线轴线 上， 当螺线线管中电电流I减少时时( ) A环环有缩缩小的趋势趋势 以阻碍原磁通量的减小 B环环有扩扩大的趋势趋势 以阻碍原磁通量的减小 C环环有缩缩小的趋势趋势 以阻碍原磁通量的增大 D环环有扩扩大的趋势趋势 以阻碍原磁通量的增大 A *9某输电线输电线 路横穿公