江苏省高考物理大一轮复习第十章电磁感应1电磁感应现象楞次定律课件.ppt

第十章电磁感应 第1讲电磁感应现象楞次定律 1 理解感应电流的产生条件 2 掌握磁通量的概念 并能进行熟练的运用 3 会用楞次定律判断感应电流的方向 4 熟练运用右手定则解决有关问题 1 感应电流的产生条件 1 电磁感应现象 只要穿过闭合电路的 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电磁感应 产生的电流叫做 2 产生感应电流的条件 回路中磁通量发生变化 3 能量的转化 发生电磁感应现象时 机械能或其他形式的能转化为 磁通量 感应电流 闭合 电能 2 磁通量匀强磁场的磁感应强度B与垂直B的方向上的面积S的 公式为 单位为 符号为 磁通量是 量 磁通量变化有三种可能 1 2 3 乘积 BS 韦伯 Wb 标 B变S不变 B不变S变 B和S都变 3 感应电流的方向判定 1 楞次定律 的磁场总是阻碍引起感应电流的 的变化 2 应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤 明确原磁通量的方向 判断磁通量的增减情况 确定感应电流形成的磁场方向 利用安培定则反推感应电流的方向 3 右手定则 伸开右手 使拇指跟其余的四指 且与手掌都在同一平面内 让磁感线穿过手心 并使大拇指指向导线运动的方向 这时四指所指的方向即为 方向 感应电流 磁通量 垂直 感应电流 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 如图甲所示 对磁通量和感应电流条件的正确理解 甲 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有效面积 如图乙所示 S应为线圈面积的一半 乙 3 多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关 因为不论线圈匝数多少 穿过线圈的磁感线条数相同 而磁感线条数表示磁通量的大小 4 合磁通量的求法若某个平面内有两个或多个不同方向和强弱的磁场共同存在 当计算穿过此平面的磁通量时 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 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 对于 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 5 电磁感应现象的实质是产生感应电动势 如果回路闭合 则有感应电流 如果回路不闭合 则只能产生感应电动势 而不会形成持续的电流 我们看变化是看回路中的磁通量变化 而不是看回路外的磁通量变化 C 解析 用一节电池作电源小磁针不偏转 线圈B中磁通量不发生改变 没有感应电流产生 用十节电池作电源小磁针也不会偏转 故A错误 线圈B匝数较少时小磁针不偏转 线圈B中磁通量不发生改变 没有感应电流产生 匝数足够多时小磁针也不会偏转 故B错误 线圈A和电池连接瞬间或断开瞬间 线圈B中磁通量均发生改变 产生感应电流 故D错误 C正确 典题演示2 2014 金陵中学 如图所示 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直 且一半在磁场内 一半在磁场外 若要使线框中产生感应电流 下列办法中不可行的是 A 将线框向左拉出磁场B 以ab边为轴转动 小于90 C 以ad边为轴转动 小于60 D 以bc边为轴转动 小于60 D 解析 将线框向左拉出磁场的过程中 线框的bc部分做切割磁感线的运动 或者说穿过线框的磁通量减少 所以线框中将产生感应电流 当线框以ab边为轴转动时 线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动 或者说穿过线框的磁通量发生了变化 所以线框中将产生感应电流 当线框以ad边为轴转动 小于60 时 穿过线框的磁通量减少 所以在这个过程中 线框中会产生感应电流 如果转过的角度超过60 bc边将进入无磁场区 那么线框中将不产生感应电流 60 300 当线框以bc边为轴转动时 如果转动的角度小于60 则穿过线框的磁通量始终保持不变 1 阻碍原磁场的变化 阻碍 不是阻止 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延缓 原磁场的变化趋势不会改变 不会发生逆转 2 阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身 如果原磁场不变化 即使它再强 也不会产生感应电流 对楞次定律中 阻碍 的理解 3 阻碍不是相反 当磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 以阻碍其增加 当磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 以阻碍其减少 4 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 从而导致其他形式的能转化为电能 因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现 典题演示3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的闭合矩形金属线框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 且该平面垂直纸面 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 依题意 原磁场方向竖直向上 金属线框从右侧静止释放到最低点过程 穿过金属线框的磁通量减小 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向为竖直向上 由安培定则可知 感应电流为d c b a d 金属线框从最低点到左侧最高点过程 穿过金属线框的磁通量增大 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向为竖直向下 由安培定则可知 感应电流为d c b a d 楞次定律推论的灵活应用 典题演示4 多选 如图所示 光滑固定导轨M N水平放置 两根导体棒P Q平行放于导轨上 形成一个闭合回路 当一个条形磁铁从高处下落接近回路时 A P Q将互相靠拢B P Q将互相远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度小于g AD 典题演示5 多选 2016 常州中学 如图甲所示 MN是一个螺线管 A是在MN的正下方放置在绝缘水平桌面上的金属圆环 现在a b两端接入如图乙所示的正弦式交变电流 设电流从a端流入为正方向 下列说法中正确的是 甲 乙 A 0 t1时间内A环对桌面的压力不断增大B 0 t1时间内A环对桌面的压力先增大后减小C t1 t2和t2 t3时间内A环中的电流方向相同D t3 t4时间内A环对桌面的压力大于A环的重力 BC 解析 在0 t1时间内 电流增大 磁场增大 磁通量增大 斜率反映感应电动势大小 A环要向磁通量减小的方向运动 所以A环对桌面的压力先增大后减小 故B正确 A错误 t1 t2和t2 t3时间内 斜率方向不变 所以感应电流方向不变 故C正确 t3 t4时间内电流减小 磁通量减小 A环要向磁通量增加的方向运动 所以磁场力向上 A环对桌面的压力小于A环的重力 故D错误 1 楞次定律和右手定则用于判断感应电流的方向 左手定则用于判断磁场力的方向 楞次定律的应用步骤概括为 一原 二感 三电流 右手定则是楞次定律的特例 用于判断导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况 楞次定律的应用拓展为 1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 2 阻碍相对运动 来拒去留 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 4 阻碍原电流的变化 自感现象 增反减同 楞次定律和左 右手定则的综合应用 2 三个定则的比较 典题演示6 多选 2016 苏州一模 如图所示是某次创意物理实验设计作品 小熊荡秋千 的原理图 两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C D固定在铁架台上 漆包线绕成的两个线圈P Q与其组成闭合回路 两个磁性很强的条形磁铁如图放置 当用手左右摆动线圈P时 线圈Q也会跟着摆动 仿佛小熊在荡秋千 下列说法中正确的是 A P向右摆动的过程中 P中的电流方向为顺时针方向 从右向左看 B P向右摆动的过程中 Q会向右摆动C P向右摆动的过程中 Q会向左摆动D 若使Q左右摆动 P会始终保持静止 AB 解析 根据楞次定律得出P向右摆动过程中 P中电流为顺时针方向 A项正确 根据左手定则判断出Q的下端受安培力方向向右 B项正确 C项错误 Q左右摆动 P受安培力作用 不可能保持静止 D项错误 典题演示7 2016 苏锡常镇二模改编 如图所示 一个闭合三角形导线框位于竖直平面内 其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且很靠近 但不重叠 的水平直导线 导线中通以图示方向的恒定电流 线框从实线位置由静止释放 在其后的运动过程中 A 线框中的磁通量为零时其感应电流也为零B 线框中感应电流方向为先顺时针后逆时针C 线框受到安培力的合力方向竖直向上D 线框所受的安培力先为阻力 后为动力 C 解析 根据右手定则 通电直导线的磁场在上方向外 下方向里 离导线近的地方磁感应强度大 离导线远的地方磁感应强度小 线框从上向下靠近导线的过程 向外的磁感应强度增加 根据楞次定律 线框中产生顺时针方向的电流 穿越导线时 上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加 先是向外的磁通量减小至零 之后变成向里的磁通量 并逐渐增大 直至最大 根据楞次定律 线框中产生逆时针方向的电流 向里的磁通量变成最大后 继续向下运动 向里的磁通量又逐渐减小 这时的电流方向又变成了顺时针 B项错误 穿越导线时 上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加 先是向外的磁通量减小 一直减小到0 之后变成向里的磁通量 并逐渐增大 这一过程是连续的 始终有逆时针方向的感应电流存在 A项错误 根据楞次定律 感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动 故所受安培力始终为阻力 其方向始终向上 C项正确 D项错误 1 如图所示 两个同心放置的共面金属圆环a和b 一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直 则穿过两环的磁通量 a和 b的大小关系为 A a bB a bC a bD 无法比较 A 解析 要注意磁感线 闭合 的特点 外面有多少条磁感线 内部就有多少条磁感线 在磁铁内部 从下到上穿过两平面的磁感线条数是相等的 但在外部 由上而下穿过b的条数比穿过a的多 内外磁感线方向相反 两相抵消 因此穿过a的磁感线条数比穿过b的磁感线条数多 所以A正确 2 2016 泰州一模 如图所示 在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A B 导轨与直导线平行且在同一水平面内 在导轨上有两可自由滑动的导体棒ab和cd 当载流直导线中的电流逐渐增强时 导体棒ab和cd的运动情况是 A 一起向左运动B 一起向右运动C ab和cd相向运动 相互靠近D ab和cd相背运动 相互远离 解析 直导线中电流增强 穿过下方闭合回路的磁通量变大 根据楞次定律得出面积将变小 C项正确 C D 解析 电磁感应现象中 阻碍 两字对应着感应电流产生的安培力的效果 若电路不闭合就不受安培力 此时只有感应电动势而无感应电流 磁铁插入a环 有感应电流产生 横梁将转动 A项错误 不管是插入还是拔出 都有感应电流产生 横梁都转动 B项错误 D项正确 磁铁插入b环 不产生感应电流 横梁不转动 C项错误 BD 解析 磁铁插入过程中 电流计中电流由b到a b点电势高于a点电势 穿出过程中 电流计中电流由a到b a点电势高于b点电势 A C选项错误 B选项正确 根据 阻碍 两字得出磁铁刚离开时的加速度小于重力加速度 D项正确 5 多选 一环形线圈放在匀强磁场中 设第1s内磁感线垂直线圈平面向里 如图甲所示 若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示 那么下列说法中正确的是 A 第1s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B 第2s内线圈中感应电流的大小恒定C 第3s