101 电磁感应现象 楞次定律

10.1电磁感应现象楞次定律概念梳理：—、磁通量定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积.公式：O)=BS.适用条件：(1)匀强磁场；(2)S为垂直磁场的有效面积.磁通量是标量.磁通量的意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零.二、 电磁感应现象电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.产生感应电流的条件：表述1：闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.表述2：穿过闭合回路的磁通量发生变化.能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能.【注意】当回路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象，且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源.三、 感应电流方向的判断楞次定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.适用情况：所有的电磁感应现象.右手定则内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流.

考点一磁通量的计算【例1】写出下图中磁通量的表达式XX X£XX1[x~~X~~3BxX X JXX X£XX1[x~~X~~3BxX X JXX X 彳XXXX XXLxxxADXX厶XXxxx°XBXXXXC①—①—ABCD abcdB、①圆— ①线圈= 【练习】如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将( )逐渐变大逐渐减小始终为零不为零，但始终保持不变考点二电磁感应现象能否发生的判断磁通量发生变化的四种常见情况磁场强弱不变，回路面积改变；回路面积不变，磁场强弱改变；磁场强弱和回路面积同时改变；回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变.判断流程：(1)确定研究的闭合回路.⑵弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量O

不变f无感应电流, 〔回路闭合，有感应电流变化f〈不闭合，无感应电流，但有感应电动势【例1】试分析下列各种情形中，金属线框或线圈里能否产生感应电流?XXXX:XXXXX:X1Xx:1XX亠VX■X11XX；11—►VXXXX:XXX:ABC【练习】如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为0•在下列各过程中,定能在轨道回路里产生感应电流的是（ ）A.ab向右运动，同时使0减小B.A.ab向右运动，同时使0减小B.使磁感应强度B减小，0角同时也减小C.ab向左运动，同时增大磁感应强度BD.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和0角（0。<0<90。）【例2】如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心，以abD.径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时（A.a端聚积电子B.bA.a端聚积电子B.b端聚积电子C.金属棒内电场强度等于零D.U>UD.ab【练习】某架飞机在我国上空匀速巡航时，机翼保持水平，飞机高度不变.由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2(A为U2(A.B.C.D.若飞机从西往东飞，u1比u2高若飞机从东往西飞，u2比u高若飞机从南往北飞，U1比u2高若飞机从北往南飞，u2比u高【练习】如图所示，线框abcd在匀强磁场中匀速向右平动时，关于线框中有无感应电流、线框的ad两端有无感应电动势、电压表中有无示数的说法正确的是（ ）VX线框中无感应电流，ad两端无感应电动势，电压表无示数VX线框中无感应电流，ad两端有感应电动势，电压表无示数线框中有感应电流，ad两端无感应电动势，电压表无示数线框中无感应电流，ad两端有感应电动势，电压表有示数考点三感应电流方向的判断利用楞次定律判断感应电流的方向楞次定律中“阻碍”的含义：谁阻碍谁：感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化；阻碍什么：阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身；如何阻碍：当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同；阻碍效果：阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行。楞次定律的使用步骤：明确研究对象是哪一个闭合回路；该回路中磁场方向如何，磁通量如何变化；根据楞次定律判断感应电流的磁场方向；根据安培定则判断感应电流的方向。利用右手定则判断感应电流的方向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有：导体平动切割磁感线；导体转动切割磁感线；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。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.利用楞次定律的推论进行判断(逆向思维)对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：阻碍原磁通量的变化一一“增反减同”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一一“增缩减扩”⑷阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”.【例1】下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是（）A B C D【练习】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abed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IOB处于同一平面，且垂直纸面•则线框中感应电流的方向是（ ）IOBa—bfefdfadfe—bfa—d先是dfefbfafd，后是afbfefdfa先是afbfefdfa，后是dfefbfafd【例2】两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是XXX XB FXXX XCADB（）CADB导体棒CD内有电流通过，方向是DfC导体棒CD内有电流通过，方向是CfDC•磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左【练习】某实验小组用如图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（ ）afGfb先afGfb，后bfGfa

C.b—G—aD.先b—G—a,后a—G—b考点四“一定律三定则”的应用技巧应用现象及规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁部分导体做切割磁感线运动右手定则感应闭合回路磁通量变化楞次定律应用技巧：关键是抓住因果关系⑴因电而生磁(I—B)—安培定则.因动而生电(v,B—I感)一右手定则.感因电而受力(I,B—F安)一左手定则.记忆口诀：左判力，右判电，安培定则磁感线3•相互联系(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则.(2)感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定.【例1】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的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()向右加速运动向左加速运动向右减速运动向左减速运动【练习】如图所示，cd杆原来静止.当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动( )向右匀速运动

向右加速运动向左加速运动向左减速运动TOC\o"1-5"\h\z【例2】如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引（ ）向右做匀速运动 丿、 ~—^4—向左做减速运动 QiWMl:::::向右做减速运动 c •・；「•D.向右做加速运动【练习】如图所示，通电导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁场力，则cd中电流的变化情况是（A.cd中通有由d在框架上，若ab受到向左的磁场力，则cd中电流的变化情况是（A.cd中通有由d~c方向逐渐减小的电流B.cd中通有由d—c方向逐渐增大的电流C.cd中通有由c—d方向逐渐减小的电流)D.cd中通有由c—d方向逐渐增大的电流【例3】如图所示，光滑固定导轨【例3】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（A.P、Q将互相靠拢B.成一个闭合回路，当一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g磁铁的加速度小于g【练习】如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管D.b,二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路•若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下面说法中正确的是（ ）A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈aA.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大【例4】如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a（）A•顺时针加速旋转顺时针减速旋转逆时针加速旋转

D•逆吋针减速旋转【练习】如图（a）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屮通以如图（b）所示的交变电流，t=0吋电流方向为顺吋针（如图屮箭头所示），在t］~t2吋间段内，对于线圈B,下列说法屮正确的是（ ）A•线圈B内有顺吋针方向的电流，线圈有扩张的趋势线圈B内有顺吋针方向的电流，线圈有收缩的趋势线圈B内有逆吋针方向的电流，线圈有扩张的趋势线圈B内有逆吋针方向的电流，线圈有收缩的趋势课后练习—・选择题1•有一矩形线圈，面积为S，匝数为n，将它置于匀强磁场屮，且使线圈平面与磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为0，则该匀强磁场的磁感应强度大小为（ ）希 B•晋 C貫 D.无法判断［双］如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场屮，下列做法屮能使圆盘屮产生感应电流的是（ ） IA.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 ‘11JBB.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动bC.圆盘在磁场屮向右匀速平移*IID.匀强磁场均匀增加 '3•如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场屮，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚XXXXXXXXXXXV"X\XXX/XXXX\XX,[XXXXXXalJXXXX,网XXkXXAXVXX*rXXXXXXXXX线位置的过程屮，关于ab棒屮的感应电流情况，正确的是（先有从a到b的电流，后有从b到a的电流先有从b到a的电流，后有从a到b的电流始终有从b到a的电流始终没有电流产生4•如图所示，闭合圆导线线圈放置在匀强磁场屮，线圈平面与磁场平行，其屮ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径•试分析线圈做如下运动吋，能产生感应电流的是（）使线圈在纸面内平动使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动使线圈以ac为轴转动使线圈以bd为轴转动

5•假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是（ ）直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，贝U可判断月球表面无磁场将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，贝U可判断月球表面有磁场将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场6.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（A.线圈中通以恒定的电流B套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（A.线圈中通以恒定的电流B.通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动C.通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D.将电键突然断开的瞬间7.［双］如图所示，两个线圈A、B水平且上下平行放置，分别通以如图所示的电流I］、127.为使线圈B中的电流瞬时有所增大，可采用的办法是（A.线圈位置不变，增大线圈A中的电流hB.线圈位置不变，减小线圈为使线圈B中的电流瞬时有所增大，可采用的办法是（A.线圈位置不变，增大线圈A中的电流hB.线圈位置不变，减小线圈A中的电流C.线圈A中电流不变，线圈A向下平移D.线圈A中电流不变，线圈A向上平移B8.［双］如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是8.A.向下运动B.向上运动C.向左平移DA.向下运动B.向上运动C.向左平移D.以上都不可能9.如图所示，一水平放置的矩形线圈abed，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持be边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置I经过位置II到位置III,位置I和III都很靠近II.9.这个过程中，线圈中感应电流（ ）A.沿abed流动口IB.沿deba流动——dC.由I到II是沿abed流动，由II到III是沿deba流动—3bcD.由I到II是沿deba流动，由II到III是沿abed流动

10•如图所示，在竖直方向上的两个匀强磁场B］和B2中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动，用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连，当a盘转动时，导线不动，贝lj（ ）b盘的转动方向总是和a盘相同b盘的转动方向总是和a盘相反若B］、B2同向，b盘的转动方向和a盘相同若B］、B2反向，b盘的转动方向和a盘相同11.如图所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近,>：X X 3C• • • IIb2>：XX)C• • • i>：X X )(» • • IBXXX>bA.B1变小，B2变大C.B1变小，B2