南方新高考高考物理大一轮复习 专题九 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

专题九电磁感应 第1讲 电磁感应现象楞次定律 一 电磁感应现象 1 磁通量 乘积 磁感线条数 bscos 1 定义 在匀强磁场中 磁感应强度b与垂直于磁场方向的面积s的 叫做穿过这个平面的磁通量 简称磁通 2 意义 穿过某一面积的 的多少 3 定义式 式中scos 为面积s在垂直于磁场方向的平面上投影的大小 是s所在平面的法线方向与磁场方向的夹角 4 磁通量是 有正负 其正负表示与规定的正方向是相同还是相反 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁感线条数为 1 反向磁感线条数为 2 则总磁通量 1 2 5 单位 韦伯 符号是wb 1wb 1t m2 标量 2 电磁感应 磁通量 电磁感应 感应电流 1 定义 只要穿过闭合回路的 发生变化 闭合回路中就有电流产生 这种利用磁场产生电流的现象叫做 产生的电流叫做 2 条件 闭合回路中的 发生变化 磁通量 基础检测 1 2014年新课标全国卷 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 观察电流表的变化答案 d 二 楞次定律和右手定则 1 楞次定律 感应电流 1 内容 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 的磁通量的变化 2 适用情况 所有电磁感应现象 2 右手定则 垂直 掌心 导线运动 感应电流 1 内容 伸开右手 让大拇指与四指 并与手掌在同一平面内 让磁感线垂直穿过 大拇指指向 的方向 其余四指所指方向即为 的方向 2 适用情况 导线切割磁感线产生感应电动势 基础检测 2 如图9 1 1所示 一圆形金属线圈放置在水平桌面上 匀强磁场垂直桌面竖直向下 过线圈上a点作切线oo oo 与线圈在同一平面上 在线圈以oo 为轴翻转180 的过程中 线圈中电流流向 a 始终由a b c ab 始终由a c b a 图9 1 1 c 先由a c b a再由a b c ad 先由a b c a再由a c b a答案 a 考点1对磁通量的理解与计算 重点归纳 1 bs只适用于磁感应强度b与面积s垂直的情况 2 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关 3 总磁通量求法 先规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 然 后求该平面内各个方向的磁通量的代数和 考点练透 1 如图9 1 2所示 正方形线圈abcd位于纸面内 边长为l 匝数为n 过ab中点和cd中点的连线oo 恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上 磁感应强度为b 则穿过线圈的 磁通量为 图9 1 2 bl2a 2 b nbl22 c bl2 d nbl2 答案 a 考点2楞次定律感应电流方向的判定 重点归纳 1 楞次定律中 阻碍 的含义 2 判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断 方法二用右手定则判断 该方法适用于切割磁感线产生的感应电流 判断时注意掌 心 拇指 四指的方向 1 掌心 磁感线垂直穿入 2 拇指 指向导体运动的方向 3 四指 指向感应电流的方向 典例剖析例1 如图9 1 3所示 一个闭合的轻质圆环穿在一根光滑的水平绝缘杆上 当条形磁铁的n极自右往左向圆环中插去时 圆环将如何运动 图9 1 3 a 向左运动c 先向左 再向右 b 向右运动d 先向右 再向左 思维点拨 对电磁感应中的相对运动问题 楞次定律的 阻碍 的本质是阻碍相对运动 即 来拒去留 由此可以大大简化问题的分析过程 另外 圆环向左运动的速度一定比磁铁的运动速度小 虽有阻碍 但磁通量仍然在增加 解析 方法一 根据楞次定律的最原始表述 原磁场穿过圆环的磁感线方向向左 磁铁向左运动 穿过圆环的磁通量增加 所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 根据右手螺旋定则 感应电流的方向在圆环前半圈向下 此环形电流的磁场与条形磁铁相互排斥 所以圆环向左运动 方法二 根据相对运动中的楞次定律 原磁场与圆环之间有相对运动时 感应电流的磁场要阻碍这种相对运动 结果相互间形成的是排斥力 所以当原磁场相对圆环向左运动时 圆环在排斥力的作用下 必定要向左运动 答案 a 备考策略 如果问题不涉及感应电流的方向 则用楞次定律的推广含义进行研究 可以使分析问题的过程简化 如果问题涉及感应电流的方向 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的方向 若是回路中的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 考点练透 2 如图9 1 4所示 ef gh为两水平放置的相互平行的金属导轨 ab cd为搁在导轨上的两金属棒 与导轨接触良好且无摩擦 当一条形磁铁向下靠近导轨时 关于两金属棒的运动情况 的描述正确的是 a 不管下端是何极性 两棒均向外相互远离b 不管下端是何极性 两棒均相互靠近c 如果下端是n极 两棒向外运动 如果下端是s极 两棒相向靠近d 如果下端是s极 两棒向外运动 如 果下端是n极 两棒相向靠近 图9 1 4 解析 当磁铁靠近导轨时 穿过导轨与金属棒组成的回路的磁通量增加 根据楞次定律 回路中产生的感应电流阻碍其磁通量的增加 故使闭合回路的面积有缩小的趋势 即两棒均相互靠近 选项b正确 答案 b 考点3右手定则 左手定则和安培定则 重点归纳 1 三个定则的区别 2 相互联系 1 电流可以产生磁场 当电流的磁场发生变化时 也会 发生电磁感应现象 2 感应电流在原磁场中也要受安培力 这是确定感应电流 阻碍 相对运动 的依据 3 有些综合问题中 有时要同时应用三个定则 典例剖析例2 多选 如图9 1 5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 图9 1 5 思维点拨 此题可用倒推法 即假设选项的条件 然后得出现象 看它是否与题中描述的现象相同 若相同 则正确 若不同 则错误 也可通过判断l1的感生磁场方向 向上 进而判断要产生这样的感生磁场 l2的磁场应如何变化 向上减小或向下增加 即 增反减同 由此可确定l2中的电流方向和大小变化情况 进而确定pq的运动情况 解析 由右手定则 若pq向右加速运动 穿过l1的磁通量向上且增加 由楞次定律和左手定则可判断mn向左运动 故a错误 若pq向左加速运动 情况正好和a相反 故b正 确 若pq向右减速运动 由右手定则 穿过l1的磁通量向上且减小 由楞次定律和左手定则可判断mn向右运动 故c正确 若pq向左减速运动 情况恰好和c相反 故d错误 答案 bc 备考策略 三个定则容易相混 特别是左 右手易错 关 键是抓住因果关系 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 考点练透 3 2014年大纲卷 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 最后不变答案 c 4 2016年湖北武汉名校联考 如图9 1 6甲所示 长直导线与闭合金属线框位于同一平面内 长直导线中的电流i随时间t 向分别是 甲 a 顺时针 向左c 顺时针 向右 乙图9 1 6b 逆时针 向右d 逆时针 向左 线右侧磁场的方向垂直纸面向里 电流逐渐增大 则磁场逐渐增强 根据楞次定律 金属线框中产生逆时针方向的感应电流 根据左手定则 金属线框左边受到的安培力方向向右 右边受到的安培力向左 离导线越近 磁场越强 则左边受到的安培力大于右边受到的安培力 所以金属线框所受安培力的合力方向向右 故b正确 a c d错误 答案 b 易错点忽略磁通量的正负号导致错误例3 如图9 1 7所示 通有恒定电流的导线与闭合金属框abcd共面 第一次将金属框由位置 平移到位置 第二次将金属框由位置 绕cd边翻转到位置 设先后两次通过金属框 的磁通量变化分别为 1和 2 则 a 1 2b 1 2c 1 2d 1 2 图9 1 7 正解分析 设线框在位置 时的磁通量分别为 1 2 直线电流产生的磁场在 处比在 处要强 1 2 将线框从位置 平移到位置 磁感线是从线框的同一面穿过的 所以 1 2 1 1 2 将线框从位置 绕cd边翻转到位置 磁感线分别从线框的正 反两面穿过 所以 2 2 1 1 2 故选a 答案 a 指点迷津 磁通量 bscos 公式中 是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角 若 90 时 为正 若 90 时 为负 所以磁通量 有正负之分 磁通量的正负符号既不表示大小关系 也不表示方向 只为处理问题方便而使用 解题时易忽略磁通量