高考物理复习 电磁感应楞次定律 ppt.ppt

电磁感应现象楞次定律 1 盐城市明达中学王乃喜 考纲要求 1 磁通量 2 电磁感应现象 3 感应电流的产生条件 4 楞次定律 重 难点 感应电流的产生条件楞次定律的应用 1 概念 简称磁通通常在数值上可以认为2 磁通量的计算 公式 单位 1wb 1t m2 一 磁通量 穿过某一面积的磁感线条数 bs 韦伯 wb 在匀强磁场中 磁感应强度与垂直磁场方向的面积s的乘积叫穿过这个面积的磁通量 磁通量 在匀强磁场b中 若磁感线与平面不垂直 公式 bs中的s应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 磁通量 是 矢量或标量 若对同一平面 磁感线有穿入 穿出 则磁通量等于穿过平面的磁感线的净数 即穿入 穿出要相互抵消 由于b s 可知 磁感应强度b等于 因此磁感应强度又叫 穿过单位面积的磁通量 磁通密度 标量 1 2 1 2 例1 如图所示 框架面积为s 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直 则穿过线框平面的磁通量为 若使框架绕轴oo 转过60 角 则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过180 角 则穿过线框平面的磁通量变化了 bs bs 2 2bs 思考 n匝线框呢 例2 如图所示 在垂直于条形磁铁的轴线的同一平面内 有两个圆形线圈 内线圈 外线圈 问穿过这两个线圈的磁通量哪个大 解析 条形磁铁外部的磁感线是从n极出发 经外界空间磁场由s极进入 在磁体内部的磁感线从s极指向n极 又因磁感线是闭合的平滑曲线 所以条形磁铁内外磁感线条数一样多 内部从上向下穿过 两环的磁感线条数一样多 而外部从下向上穿过 环的磁感线条数多于 环 则 环从下向上穿过的净磁感线条数多于 环 所以 环的磁通量大于 环的磁通量 二 电磁感应现象 1 电磁感应现象 现象称为电磁感应现象 所产生的电动势称为 所产生的电流称为 闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动 利用磁场产生电流的 感应电动势 感应电流 磁体与闭合线圈间的相对运动 2 产生感应电流的条件 穿过的发生变化 闭合电路的一部分导体在磁场中做磁感线 3 产生感应电动势的条件 穿过电路的发生变化 导体在磁场中做磁感线 注 产生感应电动势的那部分导体相当于 磁通量 电源 切割 磁通量 切割 闭合电路 例3 下列图中能产生感应电流的 bcf 三 感应电流方向的判断 1 楞次定律 内容 感应电流总具有这样的方向 即感应电流的磁场总要引起感应电流的 对 阻碍 意义的理解 阻碍 不是 而是 延缓 感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化 只能使原磁场的变化被延缓了 原磁场的变化趋势不会改变 阻碍的是 而不是原磁场本身 如果原磁场不变化 即使它再强 也不会产生感应电流 阻止 原磁场的变化 阻碍 磁通量的变化 阻碍不是相反 当原磁通减小时 感应电流的磁场与原磁场 以阻碍其减小 当原磁通增加时 感应电流的磁场与原磁场 以阻碍其增加 当磁体远离导体运动时 导体运动将和磁体运动 以阻碍其相对运动 由于 阻碍 为了维持原磁场的变化 必须有外力克服这一 阻碍 而做功 从而导致其它形式的能转化为电能 同向 反向 同向 b s 从 阻碍相对运动 的角度来看 楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释 既然有感应电流产生 就有其它能转化为电能 又由于是由相对运动引起的 所以只能是机械能减少转化为电能 表现出的现象就是 阻碍 相对运动 从 阻碍磁通量变化 的角度来看 由磁通量计算式 bssin 可知 引起磁通量变化的因素有 楞次定律的具体应用 磁通量的变化量 2 1 从 阻碍自身电流变化 的角度来看 就是现象 总而言之 理解 阻碍 含义时要明确 谁起阻碍作用 阻碍的是什么 怎样阻碍 阻碍的结果怎样 感应磁场 原磁场的磁通量变化 增反减同 减缓原磁场的磁通量的变化 自感 楞次定律的应用步骤 确定原磁场方向 判定原磁场如何变化 增大还是减小 确定感应电流的磁场方向 增反减同 根据安培定则判定感应电流的方向 解 第一步 判断原磁场的方向 根据安培定则 可知矩形线圈中的磁场方向向里 例4 如图所示 长直导线中的电流i向上 当i减小时 判断矩形线圈中感应电流的方向 第二步 判断穿过矩形线圈的磁通量的变化 长直导线中的电流i减小时 磁场也减弱 穿过矩形线圈的磁通量减少 第三步 根据楞次定律 矩形线圈中产生的感应电流的磁场与原磁场方向相同 垂直屏面向里 第四步 根据安培定则 矩形线圈中产生的感应电流的方向为顺时针方向 上一页 下一页 退出 解 第一步 判断原磁场的方向 由于磁铁n极向下 可判断出穿过线圈的磁场方向向下 例5 如图所示 已知线圈中的感应电流的方向 试判断条形磁铁是向上运动 还是向下运动 第二步 根据安培定则 由感应电流的方向可判断出感应电流的磁场方向也向下 第三步 穿过线圈的原磁场与感应电流的磁场方向相同 由楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量减少 i 上一页 下一页 退出 楞次定律的推广应用 产生感应电流的原因 既可以是磁通量的变化 也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路变形等 感应电流效果既可以是感应电流产生的磁场 也可以是因感应电流的出现而引起的机械作用等 常见的两种典型的机构作用表现 1 阻碍相对运动 来拒去留 2 致使回路面积变化 增缩减扩 穿过回路的磁感线皆朝同一方向 例6 如图所示 当条形磁铁做下列运动时 线圈中感应电流方向是 从左往右看 a 磁铁靠近线圈时 电流方向是逆时针的b 磁铁靠近线圈时 电流方向是顺时针的c 磁铁远离线圈时 电流方向是逆时针的d 磁铁远离线圈时 电流方向是顺时针的 ad 思考 如果铁环用绝缘细线悬挂着呢 练习一闭合铜环从静止开始由高处下落并通过条形磁铁 若空气阻力不计 则在铜环的运动过程中 下列说法中正确的是a 铜环在磁铁上方时 加速度小于g 在下方时小于gb 铜环在磁铁上方时 加速度小于g 在下方时大于gc 铜环在磁铁下方时 加速度大于g 在下方时小于gd 铜环在磁铁下方时 加速度大于g 在下方时大于g a 例7 如图所示 一轻质闭合弹簧线圈用绝缘细线悬挂着 现将一根条形磁铁的n极 垂直于弹簧线圈的平面靠近线圈 在此过程中 弹簧线圈将发生什么现象 答 线圈将径向收缩并向左摆动 练习如图 在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒ab cd 当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动 不考虑导体棒间的磁场力 a b c d 答案 插入时 相向运动 拔出时 相互远离 小结 楞次定律的实质是产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律 表述为 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的相对运动 表述为 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 从磁通量变化的角度来看 从导体和磁体的相对运动的角度来看 楞次定律 阻碍表现为 来拒去留 阻碍表现为 增反减同 如图所示 导线ab和cd相互平行 试确定在开关闭合和断开的瞬间 导线cd中感应电流的方向 上一页 下一页 退出 练习 如图所示 把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入 试判断螺线管里产生感应电流的方向 n v 上一页 下一页 退出 练习 a b 如图所示 当矩形线框从通电直导线右边向左靠近直导线过程中 1 线框中感应电流的方向如何 2 线框所受安培力的合力方向如何 练习 b原 增大 b感 右手螺旋定则 感应电流方向 abcda 左手定则 安培力方向f1 f2 向右 练习如图所示 在两根平行长直导线m n中 通以同方向 同强度的电流 导线框abcd和两导线在同一平面内 线框沿着与两导线垂直的方向 自右向左在两导线间匀速移动 在移动过程中 线框中感应电流的方向 a 沿abcda不变 b 沿dcbad不变 c 由abcda变成dcbad d 由dcbad变成abcda 分析 画出磁感应线的分布情况如图示 自右向左移动时 感应电流的磁场向外 所以感应电流为逆时针方向 b 练习 导线框abcd与直导线在同一平面内 直导线中通有恒定电流i 当线框自左向右匀速通过直导线的过程中 线框中感应电流如何流动 解 画出磁场的分布情况如图示 开始运动到a位置 向外的磁通量增加 i的方向为顺时针 当dc边进入直导线右侧 直到线框在正中间位置b时 向外的磁通量减少到0 i的方向为逆时针 接着运动到c 向里的磁通量增加 i的方向为逆时针 当ab边离开直导线后 向里的磁通量减少 i的方向为顺时针 所以 感应电流的方向先是顺时针 接着为逆时针 然后又为顺时针 练习 如图所示 两个相同的闭合铝环套在一根无限长的光滑杆上 将一条形磁铁向左插入铝环 未穿出 的过程中 两环的运动情况是 a 同时向左运动 距离增大 b 同时向左运动 距离不变 c 同时向左运动 距离变小 d 同时向右运动 距离增大 c 思考 磁铁与环之间是不是一定存在相互作用而使得其阻碍相对运动呢 练习 在图所示装置