高考物理大一轮复习 第十章 电磁感应 第27讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

电磁感应 第十章 第27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 的乘积叫做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 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电磁感应现象的实质是产生 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 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 d 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 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 判断电磁感应现象是否发生的流程 ac 解析当把磁铁n极向下插入线圈时 穿过线圈中的磁通量在变化 故线圈中会产生感应电流 电流表指针发生偏转 选项a正确 当把磁铁n极从线圈中拔出时 线圈中也会产生感应电流 故选项b错误 保持磁铁在线圈中相对静止时 线圈中的磁通量没变化 故无感应电流产生 所以电流表指针不发生偏转 选项c正确 若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动 线圈与磁铁没有相对运动 故穿过线圈的磁通量也不变 电路中无感应电流 电流表指针不发生偏转 选项d错误 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 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 例2 如图所示 一水平放置的矩形线圈abcd在细长磁铁的n极附近竖直下落 保持bc边在纸外 ad边在纸内 从图中的位置 经过位置 到位置 位置 和 都很靠近 在这个过程中 线圈中感应电流 a 沿abcd流动b 沿dcba流动c 由 到 是沿abcd流动 由 到 是沿dcba流动d 由 到 是沿dcba流动 由 到 是沿abcd流动解析由条形磁铁的磁场可知 线圈在位置 时穿过闭合线圈的磁通量最少 为零 故线圈从位置 到位置 从下向上穿过线圈的磁通量在减少 线圈从位置 到位置 从上向下穿过线圈的磁通量在增加 根据楞次定律可知 感应电流的方向都是沿abcd流动 a 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引起感应电流的原因 列表说明如下 三楞次定律的推论应用 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 ad 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 选项a d正确 1 三定则一定律 的比较 四三定则一定律的综合应用 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 在沿水平方向的匀强磁场中 有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动 开始时线圈静止 线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直 所成的锐角为 在磁场开始增强后的一个极短时间内 线圈平面 a 维持不动b 将向使 减小的方向转动c 将向使 增大的方向转动d 将转动 因不知磁场方向 不能确定 会增大还是会减小解析磁场增强时 穿过线圈的磁通量增加 根据楞次定律知线圈的转动将阻碍这种增加 使线圈平面向使 减小的方向转动 故选项b正确 b 2 如图所示 同一平面内的三条平行导线串有两个电阻r和r 导体棒pq与三条导线接触良好 匀强磁场的方向垂直纸面向里 导体棒的电阻可忽略 当导体棒向左滑动时 下列说法正确的是 a 流过r的电流为由d到c 流过r的电流为由b到ab 流过r的电流为由c到d 流过r的电流为由b到ac 流过r的电流为由d到c 流过r的电流为由a到bd 流过r的电流为由c到d 流过r的电流为由a到b解析pq与cd组成一个闭合电路 pq与ab也组成一个闭合回路 当pq向左滑动时 由右手定则可以判断出电流由p q 故r中的电流由c d r中电流由b a 故选项b正确 b 3 物理课上 老师做了一个奇妙的 跳环实验 如图所示 她把一个带铁芯的线圈l 开关s和电源用导线连起来后 将一金属套环置于线圈l上 且使铁芯穿过套环 闭合开关s的瞬间 套环立刻跳起 某同学另找来器材再探究此实验 他连接好电路 经重复实验 线圈上的套环均未动 对比老师演示的实验 下列四个选项中 导致套环未动的原因可能是 a 线圈接在了直流电源上b 电源电压过高c 所选线圈的匝数过多d 所用套环的材料与老师的不同 d 解析闭合开关s 金属套环跳起 是因为s闭合瞬间 穿过套环的磁通量变化 环中产生感应电流的缘故 产生感应电流要具备两个条件 回路闭合和穿过回路的磁通量变化 只要连接电路正确 闭合s瞬间 就会造成穿过套环磁通量变化 与电源的交直流性质 电压高低 线圈匝数多少均无关 该同学实验失败 可能是套环选用了非导电材料的缘故 故选项d正确 4 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 ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d b 解析金属框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到竖起位置的过程中 磁场自abcd的右侧面穿出 穿过线框的磁通量在减少 根据楞次定律可得电流从a d c b 金属框从竖直位置摆动到左侧最高位置的过程中 根据楞次定律不难得出感应电流的方向为d c b a d 例1 2017 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 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 故选项c正确 答案 c 1 奥斯特发现了电流能在周围产生磁场 法拉第认为磁也一定能生电 并进行了大量的实验 图中环形物体是法拉第使用过的线圈 a b两线圈绕在同一个铁环上 a与直流电源连接 b与灵敏电流表连接 实验时未发现电流表指针偏转 即没有 磁生电 其原因是 a 线圈a中的电流较小 产生的磁场不够强b 线圈b中产生的电流很小 电流表指针偏转不了c 线圈a中的电流是恒定电流 不会产生磁场d 线圈a中的电流是恒定电流 产生稳恒磁场 d 2 多选 阿明有一个磁浮玩偶 其原理是利用电磁铁产生磁性 让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来 其构造如图所示 若图中电源的电压固定 可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置 则下列叙述正确的是 cd a 电路中的电源必须是交流电源b 电路中的a端点须连接直流电源的负极c 若增加环绕软铁的线圈匝数 可增加玩偶飘浮的最大高度d 若将可变电阻的阻值调大 可减小玩偶飘浮的最大高度 解析当电磁铁上端为n极时 可使玩偶飘浮起来 由安培定则可知 a端应是电源的正极 选项a b错误 若增加环绕软铁的线圈匝数 电磁铁磁性增强 可增加玩偶飘浮的最大高度 选项c正确 若将可变电阻的阻值调大 线圈中电流减小 磁性减弱 玩偶飘浮的最大高度减小 选项d正确 3 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