第26講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

第26講 PART

10電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律教材知識梳理│考點(diǎn)互動探究│教師備用習(xí)題教材知識梳理一、磁通量1．磁通量定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場方向的面積S的

乘積

．公式：Φ＝

BS

(B⊥S)；單位：韋伯(Wb)．矢標(biāo)性：磁通量是

標(biāo)量

，但有正負(fù)．磁通量的變化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.磁通量的變化率(磁通量變化的快慢)：磁通量的變化量與所用時間的比值，即，與線圈的匝數(shù)無關(guān)．二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有

感應(yīng)電流

產(chǎn)生的現(xiàn)象．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件教材知識梳理(1)閉合電路；(2)

磁通量發(fā)生變化．三、感應(yīng)電流的方向楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要

阻礙

引起感應(yīng)電流的

磁通量

的變化．適用于一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象．右手定則：伸開右手，使拇指與四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線穿入掌心，右手拇指指向

導(dǎo)線運(yùn)動方向，這時其余四指指向就是感應(yīng)電流的方向．適用于導(dǎo)線

切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流．(4)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．(

)教材知識梳理【思維辨析】(1)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(

×

)(2)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關(guān)．(

√

)(3)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(

√

)√(5)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反．(×)(6)磁通量變化量越大，感應(yīng)電動勢越大．(×)(7)自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用．(

√

)考點(diǎn)互動探究(3)考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解與判斷1.

磁通量發(fā)生變化的三種常見情況

(1)磁場強(qiáng)弱不變，回路面積改變．

(2)回路面積不變，磁場強(qiáng)弱改變．(3)回路面積和磁場強(qiáng)弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變．2．判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的流程確定研究的回路．弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ.Φ不變→無感應(yīng)電流Φ變化→不閉合，無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢回路閉合，有感應(yīng)電流考點(diǎn)互動探究例1

圖10-26-1

中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖10-26-1[答案]B[解析]根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A中，電路沒閉合，無感應(yīng)電流；B

中，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C

中，穿過線圈的磁感線相互抵消，Φ

恒為零，無感應(yīng)電流；D

中，磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流．考點(diǎn)互動探究變式題

在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是(

)

A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化

D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化[答案]D[解析]只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、C錯誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，能觀察到電流表的變化，

D

正確．楞次定律的理解與應(yīng)用考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)二楞次定律中“阻礙”的含義考點(diǎn)互動探究考向一 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”考點(diǎn)互動探究例

2

某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律，當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表

G

的感應(yīng)電流方向是(

)a→G→b先a→G→b，后b→G→ab→G→a先b→G→a，后a→G→b[答案]D[解析]解答本題時可按以下順序進(jìn)行：條形磁鐵在穿入線圈的過程中，原磁場方向向下．穿過線圈向下的磁通量增加．由楞次定律可知：感應(yīng)電流的磁場方向向上．

(4)應(yīng)用安培定則可判斷：感應(yīng)電流的方向為逆時針(俯視)，即由b→G→a.同理可以判斷；條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，感應(yīng)電流的方向為順時針(俯視)，即由

a→G→b.考點(diǎn)互動探究變式題(多選)如圖10-26-3

所示，一電子以初速度v

沿與金屬板平行的方向飛入M、N

極板間，突然發(fā)現(xiàn)電子向M

板偏轉(zhuǎn)，若不考慮磁場對電子運(yùn)動方向的影響，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是()圖10-26-3開關(guān)S

閉合瞬間開關(guān)S

由閉合到斷開瞬間開關(guān)S

是閉合的，變阻器滑片P

向右迅速滑動開關(guān)S

是閉合的，變阻器滑片P

向左迅速滑動考點(diǎn)互動探究[答案]AD[解析]電子向M

板偏轉(zhuǎn)，說明M

板為正極，則感應(yīng)電流如圖：由安培定則得，感應(yīng)電流磁場方向水平向左，而原磁場方向水平向右，由楞次定律得原磁場增強(qiáng)，即原電流增加，故A、D

正確．考點(diǎn)互動探究考向二利用楞次定律的推論速解電磁感應(yīng)問題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中因果相對的關(guān)系恰好反映了自然界的這種對立統(tǒng)一規(guī)律，對楞次定律中

“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，可由以下四種方式呈現(xiàn)：(1)阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”．(2)阻礙相對運(yùn)動，即“來拒去留”．(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢，即“增縮減擴(kuò)”．(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)，即“增反減同”．考點(diǎn)互動探究例

3

如圖

10-26-4

所示，光滑固定導(dǎo)軌

M、N

水平放置，兩根導(dǎo)體棒

P、Q

平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(

)圖10-26-4A．P、Q

將互相靠攏B．P、Q

將互相遠(yuǎn)離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度大于g考點(diǎn)互動探究[答案]A[解析]解法一：根據(jù)楞次定律的另一表述：感應(yīng)電流效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是因為磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P、Q

將互相靠攏且磁鐵的加速度小于g，選項A正確．解法二：設(shè)磁鐵下端為N

極，畫出的磁感線如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q

中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q

所受安培力的方向，可見，P、Q

將相互靠攏．由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.當(dāng)磁鐵下端為S

極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論．所以本題選項A正確．考點(diǎn)互動探究變式題

(多選)如圖

10-26-5所示，勻強(qiáng)磁場垂直于軟導(dǎo)線回路平面，由于磁場發(fā)生變化，回路變?yōu)閳A形，則磁場可能(

)圖10-26-5A．逐漸增強(qiáng)，方向向外

B．逐漸增強(qiáng)，方向向里

C．逐漸減弱，方向向外

D．逐漸減弱，方向向里考點(diǎn)互動探究[答案]CD[解析]根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向總是阻礙閉合回路中磁通量的變化，體現(xiàn)在面積上是“增縮減擴(kuò)”，而回路變?yōu)閳A形，面積增加了，說明磁場逐漸減弱．因不知回路中電流方向，故無法判定磁場方向，故C、D

都有可能．考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)三 左手定則、右手定則、楞次定律、安培定則1.

“三個定則”“一個定律”的比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流有力的作用左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律2．“三個定則”和“一個定律”的因果關(guān)系(1)因電而生磁(I→B)→安培定則；(2)因動而生電(v、B→I

安)→右手定則；

(3)因電而受力(I、B→F

安)→左手定則；

(4)因磁而生電(S、B→I

安)→楞次定律．考點(diǎn)互動探究例4

(多選)如圖10-26-6

所示，水平放置的兩條光滑的金屬軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN

的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)PQ

在一外力的作用下運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動，則PQ

所做的運(yùn)動可能是()A．向右加速運(yùn)動

B．向左加速運(yùn)動

C．向右減速運(yùn)動

D．向左減速運(yùn)動圖10-26-6考點(diǎn)互動探究L2中磁場方向向上減弱

2L

中磁場方向向下增強(qiáng)2安培定則.若L

中磁場方向向上減弱――→PQ

中電流方向為Q→P

且減小右―手―定→則向右減速運(yùn)動；若L2

中磁場方向向下增強(qiáng)安―培―定→則PQ

中電流方向為P→Q

且增大右―手―定→則向左加速運(yùn)動．[答案]BC[解析]MN

向右運(yùn)動，說明MN

受到向右的安培力，因為ab

在MN

處的磁場垂直紙面向里左―手―定→則MN

中的感應(yīng)電流方向為M→N安―培―定→則L1

中感應(yīng)電流的磁場方向向上楞―次―定→律考點(diǎn)互動探究變式題(多選)如圖

10-26-7所示裝置中，cd桿原來靜止．當(dāng)

ab桿做如下哪些運(yùn)動時，cd桿將向右移動(

)圖10-26-7A．向右勻速運(yùn)動

B．向右加速運(yùn)動

C．向左加速運(yùn)動

D．向左減速運(yùn)動考點(diǎn)互動探究[答案]BD[解析]ab勻速運(yùn)動時，ab中感應(yīng)電流恒定，L1中磁通量不變，穿過L2的磁通量不變，L2中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，cd保持靜止，A錯誤；ab向右加速運(yùn)動時，L2

中的磁通量向下增大，通過cd的電流方向由c

到d，cd

向右移動，B

正確；同理可得C

錯誤，D

正確．考點(diǎn)互動探究方法技巧左、右手定則巧區(qū)分右手定則與左手定則的區(qū)別：抓住“因果關(guān)系”才能無誤，“因動而電”——用右手；“因電而動”——用左手．左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，可把兩個定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動生電用右手”．“力”的最后一筆“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“”方向向右，用右手．教師備用習(xí)題1．如圖所示，矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運(yùn)動中，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)[解析]B

根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是圖B.教師備用習(xí)題2．如圖所示，一個有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時，彈性圓環(huán)的面積S

和橡皮繩的長度l將()A．S

增大，l

變長B．S

減小，l

變短C．S

增大，l

變短D．S

減小，l

變長[解析]D

當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時，穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果要阻礙磁通量的增大，一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙，二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方式進(jìn)行阻礙．選項D

正確．教師備用習(xí)題3．如圖所示，環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置．若將彈簧在磁鐵中心面所在的豎直平面內(nèi)向外拉，使其所包圍的面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將()A．增大

B．減小

C．不變D．無法確定如何變化[解析]

B

穿過彈簧所圍面積的磁通量應(yīng)為合磁通量，磁鐵內(nèi)部由

S極指向

N極的磁通量不變，而其外部由N

極指向S極的磁通量隨面積的增大而增大，故合磁通量減小，選項B

正確．教師備用習(xí)題4．[2015·湖北荊門調(diào)研]如圖所示，老師讓學(xué)生觀察一個物理小實驗：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是()A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動

B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動

C．把磁鐵從左環(huán)中拔出，左環(huán)會跟著磁鐵運(yùn)動

D．把磁鐵從右環(huán)中拔出，右環(huán)不會跟著磁鐵運(yùn)動[解析]B磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動；磁鐵插向左環(huán)，由于左環(huán)不是閉合回路，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動，選項A

錯誤，B

正確；把磁鐵從左環(huán)中拔出，左環(huán)不會跟著磁鐵運(yùn)動，把磁鐵從右環(huán)中拔出，右環(huán)會跟著磁鐵運(yùn)動，選項C、D錯誤．教師備用習(xí)題5．北半球地磁場的豎直分量向下，如圖所示，在北京某中學(xué)實驗室的水平桌面上，放置著邊長為L

的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd，線圈的ab

邊沿南北方向，ad

邊沿東西方向．下列說法中正確的是()若使線圈向東平動，則a

點(diǎn)的電勢比b

點(diǎn)的電勢高若使線圈向北平動，則a

點(diǎn)的電勢比b

點(diǎn)的電勢低若以ab

邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中的感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a若以ab

邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中的感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a教師備用習(xí)題[解析]C

線圈向東平動時，ab和cd兩邊切割磁感線，且兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等，a

點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢低，選項A錯誤；同理，線圈向北平動，則a、b

兩點(diǎn)的電勢相等，高于c、d

兩點(diǎn)的電勢，選項B

錯誤；以ab

邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，向下的磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向下，再由安培定則知，感應(yīng)電流的方向為

a→b→c→d→a，選項C

正確，D

錯誤．教師備用習(xí)題6．(多選)如圖所示，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布．一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O

點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a

后無初速度釋放，在圓環(huán)從a

擺向b

的過程中()A．感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針再逆時針

B．感應(yīng)電流的方向一直是逆時針

C．安培力方向始終與速度方向相反

D．安培力方向始終沿水平方向教師備用習(xí)題[解析]AD

圓環(huán)從位置a無初速度釋放，在到達(dá)磁場分界線前，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)增加，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向為逆時針，圓環(huán)經(jīng)過磁場分界線時，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向為順時針；圓環(huán)通過磁場分界線后，穿過圓環(huán)向外的磁感線條數(shù)減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向為逆時針；因磁場在豎直方向分布均勻，圓環(huán)所受豎直方向的安培力平衡，故總