高考物理复习 第9章第一节电磁感应现象 楞次定律课件 沪科版.ppt

第一节电磁感应现象楞次定律 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第一节电磁感应现象楞次定律 基础知识梳理 基础知识梳理 一 磁通量1 定义 磁感应强度b与垂直于b的面积s的乘积 叫做穿过这个面的磁通量 简称磁通 2 公式 3 单位 磁通量的单位是 wb 磁通量是标量 bs 韦伯 条数 思考感悟1 公式 bs适用的条件是什么 提示 1 bs适用的条件是匀强磁场 且线圈平面与磁场方向垂直 二 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 无论电路是否闭合 只要穿过线圈平面的 发生变化 电路中就有感应电动势 3 电磁感应现象的实质是产生 如果电路闭合 则产生 如果电路不闭合 则只有 而无 磁通量 磁通量 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 思考感悟2 穿过闭合电路的磁通量不等零 闭合电路中一定能产生电流吗 提示 2 不一定 三 楞次定律和右手定则1 楞次定律 1 内容 感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化 2 适用情况 所有 现象 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指跟 垂直 并且都跟手掌在一个平面内 让 垂直从手心进入 拇指指向导体 其余四指所指的方向就是 的方向 2 适用情况 导体 产生感应电流 阻碍 磁通量 电磁感应 其余四指 磁感线 运动的方向 感应电流 切割磁感线 课堂互动讲练 一 对磁通量的进一步理解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s与垂直于b的平面间的夹角为 时 则有 bscos 可理解为 b scos 即 等于b与s在垂直于b方向上分量的乘积 也可理解为 bcos s 即 等于b在垂直于s方向上的分量与s的乘积 如图9 1 1甲所示 图9 1 1 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9 1 1乙所示 s应为线圈面积的一半 3 磁通量的含义 磁通量的大小表示穿过某一面积的磁感线条数的多少 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 引起磁通量变化的三种方式 1 面积变化 bs s为闭合线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向的有效面积 有两种情况 导体切割磁感线运动 闭合线圈在磁场中转动 2 磁场变化 由于空间分布的磁场发生变化 引起电路磁通量变化 3 面积和磁场同时变化 名师点睛 1 磁通量是标量 其正 负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面 2 同一线圈平面 如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的条数一样多 则 0 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图9 1 2所示 图9 1 2 矩形线圈有n匝 面积大小为s 放在水平面内 加一个竖直向下的范围较大的匀强磁场 磁感应强度为b 则穿过平面的磁通量是多少 若使线圈绕ab边转过60 则穿过线圈平面的磁通量是多少 若线圈绕ab边转过180 则穿过线圈的磁通量改变了多少 二 感应电流方向的判定1 利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向 常见的几种切割情况 1 导体平动切割磁感线 2 导体转动切割磁感线 3 导体不动 磁场运动 等效为磁场不动 导体反方向切割磁感线 2 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 1 确定原磁场的方向 2 明确电路中磁通量变化情况 3 应用楞次定律的 增反减同 确定感应电流磁场的方向 4 应用安培定则 确定感应电流的方向 3 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电路 右手定则研究的是闭合电路的一部分导体 即一段导体做切割磁感线运动 2 从适用范围上说 楞次定律可应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 名师点睛 1 若导体不动 电路中磁通量变化 应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则 2 若是电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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 某实验小组用如图9 1 3所示的实验装置来验证楞次定律 当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时 通过电流计的感应电流方向是 图9 1 3 a a g bb 先a g b 后b g ac b g ad 先b g a 后a g b解析 选d 1 确定原磁场的方向 条形磁铁在穿入线圈的过程中 磁场方向向下 2 明确电路中磁通量变化的情况 向下的磁通量增加 3 由楞次定律的 增反减同 可知 线圈中感应电流产生的磁场方向向上 4 应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针 俯视 即 从b g a 同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中 向下的磁通量减小 由楞次定律可得 线圈中将产生顺时针的感应电流 俯视 电流从a g b 三 楞次定律的理解和灵活运用1 因果关系 应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系 磁通量发生变化是原因 产生感应电流是结果 原因产生结果 结果又反过来影响原因 2 楞次定律中 阻碍 的含义 3 楞次定律的推广含义 1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 2 阻碍 导体的 相对运动 来拒去留 3 磁通量增加 线圈面积 缩小 磁通量减小 线圈面积 扩张 4 阻碍线圈自身电流的变化 自感现象 名师点睛 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图9 1 4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 形成一个闭合电路 一条形磁铁从高处下落接近电路时 图9 1 4 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 选ad 法一 设磁铁下端为n极 如图所示 根据楞次定律可判断出p q中的感应电流方向 根据左手定则可判断p q所受安培力的方向 可见 p q将互相靠拢 由于电路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律 磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当磁铁下端为s极时 根据类似的分析可得到相同的结果 法二 根据楞次定律的另一表述 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 是电路中磁通量的增加 归根结底是磁铁靠近电路 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 经典题型探究 如图9 1 5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 线圈a中通以如图乙所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间内 对于线圈b 下列说法中正确的是 图9 1 5 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 解析 在t1 t2时间内 通入线圈a中的电流是正向增大的 即逆时针方向增大的 其内部会产生增大的向外的磁场 穿过b的磁通量增大 由楞次定律可判定线圈b中会产生顺时针方向的感应电流 线圈b中电流为顺时针方向 与a的电流方向相反 有排斥作用 故线圈b将有扩张的趋势 答案 a 规律总结 两根平行导线通同向电流时相互吸引 反向电流时相互排斥 互动探究例1中若a中电流恒定时b中电流方向怎样 解析 a中恒定电流产生稳定的磁场 穿过b的磁通量将不发生变化 所以b中无感应电流 答案 无电流 如图9 1 6所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向在图中已经标出 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在导轨垂直方向上放着金属棒ab 金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 图9 1 6 a 当金属棒ab向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点b 当金属棒ab向右匀速运动时 b点电势高于a点 c点与d点等电势c 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点d 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 c点与d点等电势 思路点拨 金属棒ab在磁场中切割磁感线产生感应电流 从而在左边线圈中产生磁场 这个磁场会通过铁芯穿过右边的线圈 若磁场变化 则在右边线圈中产生感应电动势和感应电流 解析 当金属棒ab向右匀速运动而切割磁感线时 金属棒中产生恒定感应电动势 由右手定则判断电流方向由a b 根据电流从电源 ab相当于电源 正极流出沿外电路回到电源负极的特点 可以判断b点电势高于a点 又左线圈中的感应电动势恒定 则感应电流也恒定 所以穿过右线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 c点与d点等电势 当金属棒ab向右做加速运动时 由右手定则可推断 b a 电流沿逆时针方向 又由e blv可知金属棒ab两端的e不断增大 那么左边电路中的感应电流也不断增大 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的 并且场强不断增强 所以右边的线圈中的向上的磁通量不断增加 由楞次定律可判断右