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：穿过某一面积的 2磁通量的计算 (1)公式： . (2)适用条件： 磁场；S是垂直磁场并在磁场中的 面积 (3)单位：韦伯(Wb)，1Wb1 .,磁感线条数,BS,匀强,有效,Tm2,一、磁通量,1产生感应电流的条件 穿过闭合电路的 发生变化 2磁通量发生变化的常见情况 (1)闭合电路的部分导体做 运动，即线圈面积S发生变化导致变化 (2)线圈在磁场中 导致变化 (3) 变化(随时间、位置变化)导致变化 如磁体对线圈发生相对运动,磁通量,切割磁感线,转动,磁感应强度,二、电磁感应现象,3产生感应电动势的条件 (1)无论电路是否闭合，只要穿过电路平面的 发生变化，电路中就有 ，产生 的那部分导体就相当于电源 (2)电磁感应现象的实质就是产生 如果电路闭合，就有感应电流如果电路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流,磁通量,感应电动势,感应电动势,感应电动势,1右手定则 伸开右手，让大拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在同一 ，让磁感线垂直穿过掌心，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：感应电流的磁场总是要 引起 的磁通量的 ,垂直,平面内,导体的运动,感应电流,阻碍,感应电流,变化,三、感应电流方向的判定,(2)应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤： 确定研究对象，即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流 确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况 确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况 根据楞次定律，判断闭合电路中感应电流的磁场方向 根据安培定则(即右手螺旋定则)判断感应电流的方向,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 如图所示，环形金属软弹 簧套在条形磁铁的中心位置 若将弹簧沿半径向外拉，使 其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将( ) A增大 B减小 C不变 D无法确定如何变化,【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( ),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( ) Ap、q将互相靠拢 Bp、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,【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,【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,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a所示，m、n为两个相同的圆环形线圈，共轴并靠近放置，m线圈中通有如图b所示的交变电流i，箭头方向表示电流的正方向，则( ),D,At1时刻两线圈间作用力最大 Bt2时刻两线圈间吸引力最大 C在t1到t2时间内，m、n两线圈相互排斥 D在t2到t3时间内，m、n两线圈相互排斥,2(2011上海)如图，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,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如图所示，在匀强磁场中， MN、PQ是两根平行的金属导 轨，而ab、cd为串有电压表和 电流表的两根金属棒，它们同时以相同的速度向右运动时，下列说法中正确的是( ) A电压表有读数，电流表有读数 B电压表无读数，电流表有读数 C两个表均无读数 D电压表有读数，电流表无读数,C,*1. 关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是( ) 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闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，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,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如图所示，闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现ab边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是( ) A水平向右平动 B水平向左平动 C竖直向上平动 D竖直向下平动,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如图所示，光滑无电阻的金属 框架MON竖直放置，水平方向的 匀强磁场垂直MON平面质量 为m的金属棒ab从abO60的位置由静止释放两端沿框架在重力作用下滑动，在棒由图示的位置滑动到处于水平位置的过程中，ab中感应电流的方向是( ) A始终是ab B始终是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如图所示，两个同心放置的共 面单匝金属环a和b，一条形磁铁 穿过圆心且与环面垂直放置设 穿过圆环a的磁通量为a，穿过圆环b的磁通量为b，已知两圆环的横截面积分别为Sa和Sb，且Sab Cab D无法确定,B,7如图所示，通电螺丝管 置于闭合金属环a的轴线上， 当螺线管中电流I减少时( ) 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