高中物理選修精品課件9-1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

1、第九章 電 磁 感 應(yīng),對(duì)本章的復(fù)習(xí)，一要抓住兩個(gè)定律(楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律)和等效電路；二要重視理論聯(lián)系實(shí)際，重視從能量角度分析問(wèn)題，電磁感應(yīng)的過(guò)程就是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。 (1)要深刻理解并熟練掌握安培定則、左手定則、右手定則的應(yīng)用條件及其所判斷物理量之間的因果關(guān)系。知道右手定則是楞次定律的特殊形式，理解E=n/t和E=Blv也是一般和特殊的關(guān)系。要善于運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒的特點(diǎn)分析解決電磁感應(yīng)問(wèn)題。 (2)要深刻理解E-t,I-t，-t，B-t等圖象的物理意義。 (3)要注意電磁感應(yīng)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，如日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)、電磁流量計(jì)等。 總之，楞

2、次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及與之有關(guān)的電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。理解楞次定律反映的“因”“果”之間的辯證關(guān)系，原因?qū)е陆Y(jié)果，結(jié)果又反過(guò)來(lái)影響原因。另外要充分體會(huì)楞次定律中的“阻礙”作用。對(duì)電磁感應(yīng)與電路的綜合問(wèn)題，要善于畫等效電路圖，明確電阻串、并聯(lián)關(guān)系，知道哪是電源，正負(fù)極在哪端。對(duì)力、電綜合問(wèn)題的分析，研究方法與力學(xué)基本相同，只不過(guò)是受力分析中多了一個(gè)安培力而已。棒的最大速度的求解可從受力平衡入手，也可從能量守恒入手解決，電磁感應(yīng)中總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，要善于分析其中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)系。,考點(diǎn)1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象,學(xué)案1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律,1.磁通量=BS，是指充滿磁感線且與

3、磁感線垂直的有效面積，不一定是線圈面積。 2.磁通量是否發(fā)生變化，是判定電磁感應(yīng)現(xiàn)象的惟一依據(jù)，而引起磁通量變化的途徑有多種。 3.無(wú)論回路是否閉合，只要穿過(guò)回路平面的磁通量發(fā)生變化，線路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。,典例一,感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,【例1】法拉第通過(guò)精心設(shè)計(jì)的一系列試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，將歷史上 認(rèn)為各自獨(dú)立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來(lái)。在下面幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)思想中，所作的推論后來(lái)被實(shí)驗(yàn)否定的是( ) A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電 荷，那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流 B.既然磁

4、鐵可在近旁運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，那么穩(wěn)恒電流也可在 近旁運(yùn)動(dòng)的線圈中感應(yīng)出電流 C.既然運(yùn)動(dòng)的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流，那么靜止的磁鐵 也可在近旁運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) D.既然運(yùn)動(dòng)的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，那么運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線上的 穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流,【解析】對(duì)A選項(xiàng)，靜止的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流附近產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，通過(guò)旁邊靜止的線圈不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A被否定；穩(wěn)恒電流周圍的穩(wěn)定磁場(chǎng)是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)的線圈可能會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，B符合事實(shí)；靜止的磁鐵周圍存在穩(wěn)定的磁場(chǎng)，旁邊運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C符合；運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流周圍產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，即周圍磁場(chǎng)變

5、化，在旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，D符合。,電路閉合，且穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化， 是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。,1,如圖所示，開(kāi)始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外。若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是( ) A.將線框向左拉出磁場(chǎng) B.以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于90) C.以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60) D.以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60),ABC,考點(diǎn)2 楞次定律,1.對(duì)楞次定律的理解,2.楞次定律的使用步驟,3.楞次定律的推廣 對(duì)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： (1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”；,(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)“

6、來(lái)拒去留”； 例如，如圖所示，若條形磁鐵向閉合導(dǎo)線圈“前進(jìn)”，則閉合導(dǎo)線圈“退卻”；若條形磁鐵遠(yuǎn)離閉合導(dǎo)線圈“逃跑”，則閉合導(dǎo)線圈“追趕”。,(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)“增縮減擴(kuò)”； 例如，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線B中的電流減小 時(shí)，穿過(guò)閉合金屬圓環(huán)A的磁通量減小，這時(shí) A環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì)。,(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”。,4.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟 (1)確定原磁場(chǎng)的方向； (2)明確回路中磁通量變化情況； (3)應(yīng)用楞次定律的“增反減同”，確立感應(yīng)電流磁場(chǎng)的 方向； (4)應(yīng)用安培定則，確立感應(yīng)電流的方向。,(1)若導(dǎo)體不動(dòng)，回路中磁通量變化，應(yīng)該用楞次定律判斷

7、感應(yīng)電流方向而不能用右手定則。 (2)若是回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡(jiǎn)單，用楞次定律進(jìn)行判斷也可以，但較為麻煩。,(2)應(yīng)用區(qū)別 關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系： 因電而生磁(IB)安培定則； 因動(dòng)而生電(v、BI)右手定則； 因電而受力(I、BF安)左手定則。,(1) 比較,5.安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較,(3)相互聯(lián)系 應(yīng)用楞次定律 ，必然要用到安培定則； 感應(yīng)電流受到的安培力，有時(shí)可以先用右手定則確定電流方向， 再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。,【解析】本題考查楞次定律，解題時(shí)應(yīng)分清磁場(chǎng)方向及磁通量的變 化情況

8、，還應(yīng)明確線圈的放置方法，考查學(xué)生的理解能力和推理能力。 由楞次定律可知，在線圈從右側(cè)擺動(dòng)到O點(diǎn)正下方的過(guò)程中，向上的磁 通量在減小，故感應(yīng)電流的方向沿adcba，線框從O點(diǎn)正下方向左側(cè)擺動(dòng)的過(guò)程，電流方向沿adcba，故選B。,【例2】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值 為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)。金屬線框從右 側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于 同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是( ) A.abcda B.dcbad C.先是dcbad，后是abcd

9、a D.先是abcda，后是dcbad,應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟： 確定研究對(duì)象,即明確要判斷的是哪個(gè)閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流。 確定研究對(duì)象所處的磁場(chǎng)的方向及其分布情況。 確定穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化情況。 根據(jù)楞次定律，判斷閉合電路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。 根據(jù)安培定則(即右手螺旋定則)判斷感應(yīng)電流的方向。,B,典例二,感應(yīng)電流方向的判斷,2,電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示?，F(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落，在N極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( ) A.從a到b，上極板帶正電 B.從a到b，下極板帶正電

10、 C.從b到a，上極板帶正電 D.從b到a，上極板帶正電,D,【例3】如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路， 當(dāng)一條形磁鐵從高處下落靠近回路時(shí)( ) A.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g D.磁鐵的加速度小于g,楞次定律的推廣應(yīng)用,A D,典例三,【解析】在磁鐵下落過(guò)程中，p、q是相互靠攏，還是相互遠(yuǎn)離， 取決于p、q中的感應(yīng)電流所受到的磁鐵的作用力方向，而磁鐵的加 速度是否大于g，則取決于閉合回路對(duì)磁鐵的作用力的方向。 解法一：先判斷感應(yīng)電流方向，再判斷安培力方向。在磁鐵下 落過(guò)程中，穿過(guò)閉合回路的磁通量向下，并

11、且不斷增大，根據(jù)楞次 定律可判知，回路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)向上，其中感應(yīng)電流沿逆時(shí) 針?lè)较?。?jù)左手定則可判知，磁鐵對(duì)p、q棒的安培力方向如圖所示， 故p、q相互靠攏。 將閉合電路的磁場(chǎng)等效成如圖所示條形磁鐵S，由此 可知，磁鐵下落時(shí)，閉合電路對(duì)磁鐵產(chǎn)生向上的排斥力，故磁鐵加速下落的加速度ag。 可見(jiàn)本題正確選項(xiàng)為A、D。 解法二：應(yīng)用楞次定律的推廣含義判斷。 磁鐵下落時(shí)，閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的推廣含義知，感應(yīng)電流的產(chǎn)生必然阻礙導(dǎo)致產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因磁鐵下落，故而磁鐵下落時(shí)，必然受到向上的排斥力。磁鐵下落的加速度ag，故D選項(xiàng)正確；另一方面，磁鐵下落時(shí)，穿過(guò)閉合電路的磁通量增大，若p、q兩導(dǎo)體棒相互遠(yuǎn)離，這會(huì)加劇磁通量的增大，這與楞次定律的含義感應(yīng)電流阻礙磁通量的變化矛盾，故p、q棒應(yīng)相互靠近，即A選項(xiàng)正確。,(1)解法一，有理有據(jù)，絲絲入扣，但較繁瑣；解法二直接從“阻礙”的效果著手分析，簡(jiǎn)捷明快，入木三分，但分析難度大。 (2)感應(yīng)電流的產(chǎn)生，總是阻礙引起產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，若感應(yīng)電流是由于閉合電路與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，回路因產(chǎn)生感應(yīng)電流而受到的安培力必然