高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第26讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

电磁感应 第九章 第26讲电磁感应现象楞次定律 栏目导航 1 磁通量 1 定义匀强磁场中 磁感应强度 b 与 于磁场方向的面积 s 的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 简称磁通 我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解 考点电磁感应现象楞次定律 垂直 bs 韦伯 wb 磁感线 2 电磁感应现象 1 产生感应电流的条件穿过闭合电路的 发生变化 2 产生感应电动势的条件无论回路是否闭合 只要穿过线圈平面的 发生变化 线圈中就有感应电动势产生 产生感应电动势的那部分导体相当于 3 电磁感应现象的实质产生 如果电路闭合 则有 如果电路不闭合 则只有 而无感应电流 磁通量 磁通量 电源 感应电动势 感应电流 感应电动势 3 感应电流方向的判定 1 右手定则 内容 伸开 使拇指与其余四指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁感线从 进入 并使拇指指向 的方向 这时四指所指的方向就是 的方向 适用范围 适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况 2 楞次定律 内容 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化 适用情况 所有 现象 右手 手心垂直 导体运动 感应电流 阻碍 电磁感应 1 判断正误 1 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 2 闭合电路内只要有磁通量 就有感应电流产生 3 穿过电路的磁通量发生变化 电路中不一定有感应电流产生 4 当导体切割磁感线运动时 导体中一定产生感应电流 5 由楞次定律知 感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反 6 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 7 回路不闭合 穿过回路的磁通量变化时 也会产生 阻碍 作用 2 右手定则的应用 mn gh为光滑的水平平行金属导轨 ab cd为跨在导轨上的两根金属杆 匀强磁场垂直穿过mn gh所在的平面 如图所示 则 a 若固定ab 使cd向右滑动 则abdc回路有电流 电流方向由a到b到d到cb 若ab cd以相同的速度一起向右滑动 则abdc回路有电流 电流方向由c到d到b到ac 若ab向左 cd向右同时运动 则abdc回路电流为零d 若ab cd都向右运动 且两棒速度vcd vab 则abdc回路有电流 电流方向由c到d到b到a d 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 一对电磁感应现象的理解 2 判断感应现象是否发生的流程 例1 2014 全国卷 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 d 解析 产生感应电流必须满足的条件 电路闭合 穿过闭合电路的磁通量要发生变化 选项a b电路闭合 但磁通量不变 不能产生感应电流 故选项a b不能观察到电流表的变化 选项c满足产生感应电流的条件 也能产生感应电流 但是等我们从一个房间到另一个房间后 电流表中已没有电流 故选项c也不能观察到电流表的变化 选项d满足产生感应电流的条件 能产生感应电流 可以观察到电流表的变化 所以选d 1 感应电流方向判断的两种方法方法一用楞次定律判断 二感应电流方向的判断 方法二用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线 判断时注意掌心 四指 拇指的方向 1 掌心 磁感线穿入 2 拇指 指向导体运动的方向 3 四指 指向感应电流的方向 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中的一部分导体 即一段导体做切割磁感线运动的情况 2 从适用范围上说 楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况 包括一部分导体做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 一般来说 若导体不动 回路中磁通量变化 应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则 若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简单 用楞次定律进行判断也可以 但较为麻烦 电磁感应现象中的两个磁场 1 原磁场 引起电磁感应现象的磁场 做题时需要首先明确原磁场分布特点 大小 方向 以及穿过闭合回路的磁场变化情况 2 感应电流磁场 感应电流产生的磁场 阻碍原磁场变化 根据 增反减同 可以判断出感应电流磁场方向 3 感应电流的方向 在确定感应电流的磁场方向后 再由安培定则判断感应电流的方向 例2 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 感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针d 感应电流方向一直是顺时针 a 解析 在竖直虚线左侧 圆环向右摆时磁通量增加 由楞次定律可判断 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反 由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向 摆过竖直虚线时 环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大 因此感应电流方向为顺时针方向 在竖直虚线右侧向右摆动时 环中磁通量减小 感应电流的磁场与原磁场同向 可知感应电流为逆时针方向 因此只有a项正确 1 楞次定律的推论对楞次定律中 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概括如下 1 当回路的磁通量发生变化时 感应电流的效果就阻碍原磁通量的变化 即 增反减同 2 当出现引起磁通量变化的相对运动时 感应电流的效果就阻碍 导体间的 相对运动 即 来拒去留 三楞次定律的推论应用 3 当回路可以形变时 感应电流可以使线圈面积有扩大或缩小的趋势 即 增缩减扩 4 当回路磁通量变化由自身电流变化引起时 感应电流的效果是阻碍原电流的变化 自感现象 即 增反减同 2 应用原则当不涉及感应电流方向的判定时 用楞次定律的上述推论解题更快捷简便 楞次定律中 阻碍 的含义 例3 多选 如图所示 光滑固定的金属导轨m n水平放置 两根导体棒p q平行放置在导轨上 形成一个闭合回路 一条形磁铁从高处下落接近回路时 a p q将相互靠拢b p q将相互远离c 磁铁的加速度仍为gd 磁铁的加速度小于g解析 根据楞次定律的另一种表述 感应电流的效果 总要反抗产生感应电流的原因 本题中 原因 是回路中磁通量的增加 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将互相靠近且磁铁的加速度小于g 应选a d ad 1 三定则一定律 的比较 四三定则一定律的综合应用 2 三定则一定律 的因果关系 1 因电而生磁 i b 安培定则 2 因动而生电 v b i安 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 4 因磁而生电 b i安 楞次定律 三定则 一定律的应用技巧 1 应用楞次定律 必然要用到安培定则 2 感应电流受到安培力 有时可以先用右手定则确定电流的方向 再用左手定则确定安培力的方向 有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向 例4 多选 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的左边有一如图所示的闭合电路 当pq在一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 bc 1 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度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 只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流 故a正确 b错误 开关闭合后 只要滑片p滑动就会产生感应电流 故c d错误 2 如图 在一水平 固定的闭合导体圆环上方 有一条形磁铁 n极朝上 s极朝下 由静止开始下落 磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触 关于圆环中感应电流的方向 从上向下看 下列说法正确的是 a 总是顺时针b 总是逆时针c 先顺时针后逆时针d 先逆时针后顺时针解析 磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触 则圆环中 先是向上的磁通量增加 磁铁中间通过以后 向上的磁通量减少 根据楞次定律 产生的感应电流方向 从上向下看 先顺时针后逆时针 选项c正确 c 3 2014 大纲全国卷 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在圆筒中的运动速率 a 均匀增大b 先增大 后减小c 逐渐增大 趋于不变d 先增大 再减小 最后不变解析 开始时 条形磁铁以加速度g竖直下落 则穿过钢环的磁通量发生变化 铜环中产生感应电流 感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落 开始时的感应电流比较小 条形磁铁向下做加速运动 且随下落速度增大 其加速度变小 当条形磁铁的速度达到一定值后 相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力 故条形磁铁先加速运动 但加速度变小 最后的速度趋近于某个定值 选项c正确 c 4 多选 如图匀强磁场垂直于软导线回路平面 由于磁场发生变化 回路变为圆形 则磁场可能 a 逐渐增强 方向向外b 逐渐增强 方向向里c 逐渐减弱 方向向外d 逐渐减弱 方向向里解析 根据楞次定律 感应电流的磁场方向总是阻碍引起闭合回路中磁通量的变化 体现在面积上是 增缩减扩 而回路变为圆形 面积增加了 说明磁场逐渐减弱 因不如回路中电流方向 故无法判定磁场方向 故c d都有可能 cd 例1 2016 宁夏银川检测 6分 如图所示 接有理想电压表的三角形导线框abc 在匀强磁场中向右运动 则关于导线框中有无感应电流及电压表有无示数 示数不为零则称为有示数 下列判断正确的是 a 无 有b 有 无c 无 无d 有 有 答题送检 来自阅卷名师报告 规范答题 解析 无论导线框在磁场中向右做匀速运动 加速运动还是做减速运动 穿过导线框的磁通量均不变 即 0 故导线框中无感应电流产生 再由电压表的工作原理可知电压表无示数 故选c 答案 c 1 2017 湖北宜昌质检 如图所示 一个n极朝下的条形磁铁竖直下落 恰能穿过水平放置的固定矩形导线框 则 a 磁铁经过位置 时 线框中感应电流沿abcd方向 经过位置 时 沿adcb方向b 磁铁经过位置 时 线框中感应电流沿adcb方向 经过位置 时 沿abcd方向c 磁铁经过位置 和 时 线框中感应电流都沿abcd方向d 磁铁经过位置 和 时 线框中感应电流都沿adcb方向 a 解析 当磁铁经过位置 时 穿过线框的磁通量向下且不断增加 由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上 阻碍磁通量的增加 根据右手定则可判定感应电流应沿abcd方向 同理可判定当磁铁经过位置 时 感应电流沿adcb方向 2 2017 上海虹口调研 如图所示 导线框abcd和通电直导线在同一平面内 直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点 当线框向右运动的瞬间 则 a 线框中有感应电流 且沿顺时针方向b 线框中有感应电流 且沿逆时针方向c 线框中有感应电流 但方向难以判断d 由于穿过线框的磁通量为零 所以线框中没有感应电流 b 解析 右手定则法 由安培定则可知通电直导线周围的磁场方向如图所示 因ab导线向右做切割磁感线运动 由右手定则可知感应电流由a b 同理 可判断cd导线中的感应电流方向由c d ad bc两边不做切割磁感线运动 所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的 楞次定律法 由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向 由对称性可知合磁通量 0 当导线框向右运动时 穿过线框的磁通量增大 方向垂直纸面向里 由楞次定律可知感应电流的磁场方向应垂直纸面向外 由安培定则可判断出感应电流沿逆时针方向 故选项b正确 3 多选 2017 吉林长春调研 如图甲所示 两个闭合圆形线圈a b的圆心重合 放在同一水平面内 在其中一个线圈中通以如图乙所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 下列说法中正确的是 bc a 若电流通在a中 则在0 t1时间内 b内有逆时针方向的电流 且有扩张的趋势b 若电流通在a中 则在t1 t2时间内 b内有顺时针方向的电流 且有收缩的趋势c 若电流通在b中 则在0 t1时间内 a内有顺时针方向的电流 且有收缩的趋势d 若电流通在b中 则在t1 t2时间内 a内有逆时针方向的电流 且有扩张的趋势 解析 若电流