10.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律

第十章

電磁感應(yīng)-2--3-第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律-5-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診一、磁通量1.概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與磁場(chǎng)方向垂直

的面積S與B的乘積。

2.公式:Φ=

BS

。

適用條件:

勻強(qiáng)

磁場(chǎng)。

3.S為垂直

磁場(chǎng)的有效面積。

4.磁通量是標(biāo)量

(選填“標(biāo)量”或“矢量”)。

5.磁通量的意義:(1)磁通量可以理解為穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)。(2)同一線圈平面,當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí),磁通量最大

;當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量為零

;當(dāng)正向穿過(guò)線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過(guò)的磁感線條數(shù)一樣多時(shí),磁通量為零

。

-6-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化

時(shí),電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流

的現(xiàn)象。

2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件:穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化

。

(2)特例:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線

運(yùn)動(dòng)。

3.能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能

。

-7-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診三、感應(yīng)電流方向的判定

-8-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診1.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長(zhǎng)為l,匝數(shù)為n,過(guò)ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO'恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過(guò)線圈的磁通量為(

)答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-9-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診2.如圖所示,矩形線框在磁場(chǎng)內(nèi)做的各種運(yùn)動(dòng)中,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)答案解析解析關(guān)閉根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,閉合回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,只有選項(xiàng)B正確。答案解析關(guān)閉B-10-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診3.(多選)下列各圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖,各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況,其中與事實(shí)相符的是

(

)答案解析解析關(guān)閉A圖中磁鐵向下運(yùn)動(dòng),穿過(guò)線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增加,方向向上,再由安培定則可以判斷A中感應(yīng)電流的方向與圖中相反,所以A錯(cuò),同理得B錯(cuò),C、D正確。答案解析關(guān)閉CD-11-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診4.如圖所示,一圓形金屬線圈放置在水平桌面上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直桌面豎直向下,過(guò)線圈上A點(diǎn)作切線OO',OO'與線圈在同一平面上。在線圈以O(shè)O'為軸翻轉(zhuǎn)180°的過(guò)程中,線圈中電流流向(

)A.始終為A→B→C→AB.始終為A→C→B→AC.先A→C→B→A再A→B→C→AD.先A→B→C→A再A→C→B→A答案解析解析關(guān)閉在線圈以O(shè)O'為軸翻轉(zhuǎn)0°~90°的過(guò)程中,穿過(guò)線圈正面向里的磁通量逐漸減小,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直桌面向下,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→A;線圈以O(shè)O'為軸翻轉(zhuǎn)90°~180°的過(guò)程中,穿過(guò)線圈反面向里的磁通量逐漸增加,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直桌面向上,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向仍然為A→B→C→A,A正確。答案解析關(guān)閉A-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及判斷常見(jiàn)的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例1(2017·全國(guó)卷Ⅰ)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示。無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是

(

)答案解析解析關(guān)閉裝置的原理是利用電磁阻尼。當(dāng)薄板進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,薄板受安培力,安培力總是阻礙導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),從而使薄板盡快停下來(lái)。選項(xiàng)中,B項(xiàng)無(wú)法有效阻礙上下振動(dòng),C項(xiàng)無(wú)法有效阻礙上下左右振動(dòng),D項(xiàng)無(wú)法有效阻礙上下振動(dòng)。只有A項(xiàng)阻礙上下左右振動(dòng)最有效。答案解析關(guān)閉A-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥裝置的原理是利用電磁阻尼,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式:1.S、θ不變,B改變,則ΔΦ=ΔB·Ssin

θ。2.B、θ不變,S改變,則ΔΦ=ΔS·Bsin

θ。3.B、S不變,θ改變,則ΔΦ=BS(sin

θ2-sin

θ1)。4.B、S、θ中的兩個(gè)或三個(gè)量同時(shí)變化引起的磁通量變化。-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練1.(多選)(2016·江蘇卷)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說(shuō)法正確的有(

)A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷變化答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.(2017·福建質(zhì)檢)法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖所示,他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上,線圈A和電池連接,線圈B用導(dǎo)線連通,導(dǎo)線下面平行放置一個(gè)小磁針。實(shí)驗(yàn)中可能觀察到的現(xiàn)象是(

)A.用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn),用十節(jié)電池作電源小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)B.線圈B匝數(shù)較少時(shí)小磁針不偏轉(zhuǎn),匝數(shù)足夠多時(shí)小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)C.線圈A和電池連接瞬間,小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)D.線圈A和電池?cái)嚅_(kāi)瞬間,小磁針不偏轉(zhuǎn)答案解析解析關(guān)閉根據(jù)“磁生電”即電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件,只有線圈B中磁通量變化時(shí)才能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此無(wú)論線圈B匝數(shù)多少,線圈A接多少電池,都不能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、選項(xiàng)B錯(cuò)誤。只有在線圈A和電池連接或斷開(kāi)的瞬間,線圈B中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流產(chǎn)生磁場(chǎng),使導(dǎo)線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉C-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三楞次定律的理解及應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例2(2017·全國(guó)卷Ⅲ)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是(

)A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駼.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较駽.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駾.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较虼鸢附馕鼋馕鲫P(guān)閉金屬桿從靜止開(kāi)始突然向右運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電流從無(wú)到有,根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流的方向由Q指向P,PQRS中的電流沿逆時(shí)針?lè)较?該感應(yīng)電流在金屬線框T中產(chǎn)生的磁通量向外,故穿過(guò)金屬線框T向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?D正確。答案解析關(guān)閉D-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥解題關(guān)鍵是掌握右手定則、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,還要理解PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使T中的磁通量變化,又會(huì)使T中產(chǎn)生感應(yīng)電流。-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三1.判斷感應(yīng)電流方向的方法(1)楞次定律。(2)右手定則。2.判斷感應(yīng)電流方向“四步”-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三3.楞次定律中“阻礙”的推廣含義楞次定律可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,列表說(shuō)明如下:-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三-23-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練3.(2016·上海卷)磁鐵在線圈中心上方開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流,則磁鐵(

)A.向上運(yùn)動(dòng) B.向下運(yùn)動(dòng)C.向左運(yùn)動(dòng) D.向右運(yùn)動(dòng)答案解析解析關(guān)閉根據(jù)感應(yīng)電流的方向可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,與磁鐵在線圈中產(chǎn)生的原磁場(chǎng)方向相反,根據(jù)楞次定律,原磁場(chǎng)應(yīng)處于增強(qiáng)過(guò)程中,在選項(xiàng)中,只有磁鐵向下運(yùn)動(dòng)才會(huì)使磁通量增大。答案解析關(guān)閉B-25-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三4.(2016·海南卷)如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。下列說(shuō)法正確的是(

)A.若金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駼.若金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駽.若金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駾.若金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虼鸢附馕鼋馕鲫P(guān)閉根據(jù)楞次定律,當(dāng)金屬圓環(huán)上、下移動(dòng)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,故沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故選項(xiàng)A、選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)金屬圓環(huán)向左移動(dòng)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直紙面向外并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)金屬圓環(huán)向右移動(dòng)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直紙面向里并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針,故選項(xiàng)D正確。答案解析關(guān)閉D-26-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三5.(多選)(2016·上海卷)如圖甲,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場(chǎng),以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?。螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)(

)A.在t1~t2時(shí)間內(nèi),L有收縮趨勢(shì)B.在t2~t3時(shí)間內(nèi),L有擴(kuò)張趨勢(shì)C.在t2~t3時(shí)間內(nèi),L內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D.在t3~t4時(shí)間內(nèi),L內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流答案解析解析關(guān)閉L收縮還是擴(kuò)張取決于螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流的變化情況,t1~t2磁通量的變化率增大,感應(yīng)電流變大,abcd線框內(nèi)磁通量變大,L有收縮的趨勢(shì),A選項(xiàng)正確;t2~t3時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率為常數(shù),產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定不變,abcd線框內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,L沒(méi)有電流,也就沒(méi)有擴(kuò)張趨勢(shì),B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律,t3~t4時(shí)間內(nèi)由于螺線管內(nèi)磁通量變化引起的感應(yīng)電流在線框中為dcba方向并減小,L線圈中原磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小減小,根據(jù)楞次定律得L中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?D選項(xiàng)正確。答案解析關(guān)閉AD-27-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用1.規(guī)律比較-28-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則。(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時(shí),一般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)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。-29-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例3從置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的金屬圓盤(pán)中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上,如圖所示。導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。下列說(shuō)法正確的是(

)A.圓盤(pán)順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)B.圓盤(pán)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)C.圓盤(pán)順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)D.圓盤(pán)逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向左運(yùn)動(dòng)答案解析解析關(guān)閉由右手定則知,圓盤(pán)順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下且磁場(chǎng)增強(qiáng)。由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上,由右手螺旋定則知,ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b。由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò);同理B、D錯(cuò),C對(duì)。答案解析關(guān)閉C-30-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥(1)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈B是否有感應(yīng)電流?(2)圓盤(pán)加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈B的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何?提示:線圈B無(wú)感應(yīng)電流。

提示:線圈B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反。

(3)圓盤(pán)減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈B的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何?提示:線圈B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同。

-31-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三多定則應(yīng)用的區(qū)別多定則應(yīng)用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系:(1)因電而生磁(I→B)→安培定則。(2)因動(dòng)而生電(v、B→I)→右手定則。(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則。-32-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練6.(多選)(2017·廣東佛山模擬)兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動(dòng)。當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)A.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過(guò),方向是D→CB.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過(guò),方向是C→DC.磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒CD的作用力向左D.磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒AB的作用力向左答案解析解析關(guān)閉兩個(gè)導(dǎo)體棒與兩根金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路,當(dāng)AB向右運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中磁通量增加,結(jié)合楞次定律判斷回路中感應(yīng)電流的方向是B→A→C→D→B。再根據(jù)左手定則,可判斷出磁場(chǎng)對(duì)CD的作用力向右,對(duì)AB的作用力向左。故選項(xiàng)B、D正確。答案解析關(guān)閉BD-33-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三7.(2017·河南焦作定位測(cè)試)如圖所示,在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,虛線為有界磁場(chǎng)的左邊界,導(dǎo)軌跟圓形線圈M相接,圖中線圈N與線圈M共面、彼此絕緣,且兩線圈的圓心重合,半徑rM<rN。在