第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律

乘積BS標(biāo)量Φ2－Φ1無(wú)關(guān)快慢磁通量感應(yīng)電流閉合磁通量三、感應(yīng)電流的方向判斷1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要______引起感應(yīng)電流的________的變化。(2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2．右手定則(1)內(nèi)容：如圖所示，伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指_____，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓________從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是__________的方向。(2)適用情況：判斷導(dǎo)線____________產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向。阻礙磁通量垂直磁感線感應(yīng)電流切割磁感線情景創(chuàng)設(shè)

1.如圖所示，高考考生入場(chǎng)時(shí)，監(jiān)考老師要用金屬探測(cè)器對(duì)考生進(jìn)行安檢，當(dāng)探測(cè)器靠近金屬物體時(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出警報(bào)；靠近非金屬物時(shí)則不發(fā)出警報(bào)，探測(cè)器的原理應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.如圖所示，線圈與電流表相連，把磁體的某一個(gè)磁極向線圈中插入、從線圈中抽出時(shí)，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下偏轉(zhuǎn)的方向不同，這說(shuō)明感應(yīng)電流的方向并不同。微點(diǎn)判斷

(1)物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

()(2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

(

)(3)穿過(guò)線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)。

()(4)線框不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

()(5)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。

()(6)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

()××√√×√提能點(diǎn)(一)感應(yīng)電流方向的判斷(題點(diǎn)精研)研微點(diǎn)1．[楞次定律的理解](1)楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)？

(

)A．電阻定律 B．庫(kù)侖定律C．歐姆定律

D．能量守恒定律(2)根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定是

(

)A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同解析：(1)選D

楞次定律中的“阻礙”作用，是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)，在克服這種“阻礙”的過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，選項(xiàng)D正確。(2)選C由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，并不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可能與原磁場(chǎng)的方向相同，也可與原磁場(chǎng)方向相反，故選項(xiàng)C正確。對(duì)點(diǎn)清楞次定律中“阻礙”的含義2．[應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向]

如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場(chǎng)的邊界重合。下列變化會(huì)在環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的是

(

)A．同時(shí)增大B1減小B2B．同時(shí)減小B1增大B2C．同時(shí)以相同的變化率增大B1和B2D．同時(shí)以相同的變化率減小B1和B2,解析：當(dāng)同時(shí)增大B1減小B2時(shí)，通過(guò)金屬圓環(huán)的總磁通量增加，且方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則知，此時(shí)金屬圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理當(dāng)同時(shí)減小B1增大B2時(shí)，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，B項(xiàng)正確；當(dāng)同時(shí)以相同的變化率增大或減小B1和B2時(shí)，金屬圓環(huán)中的總磁通量沒(méi)有變化，仍然為0，金屬圓環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。答案：B

對(duì)點(diǎn)清“四步法”判斷感應(yīng)電流方向3．[應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向]

下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b的是

(

)解析：ab棒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)用右手定則：磁感線穿過(guò)手心，拇指指向順時(shí)針?lè)较颍瑒t導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，故A項(xiàng)正確；ab向紙外運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用右手定則時(shí)，磁感線穿過(guò)手心，拇指指向紙外，則知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；穿過(guò)回路的磁通量減小，由楞次定律知，回路中感應(yīng)電流方向由b→a→d→c，則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；ab棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A對(duì)點(diǎn)清右手定則的理解和應(yīng)用(1)右手定則適用于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。(2)右手定則是楞次定律的一種特殊形式，用右手定則能解決的問(wèn)題，用楞次定律均可代替解決。(3)右手定則應(yīng)用“三注意”：①磁感線必須垂直穿入掌心。②拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。③四指所指的方向?yàn)楦袘?yīng)電流的方向。4．[楞次定律與右手定則的綜合應(yīng)用]

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。現(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?/p>

B．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?/p>

D．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?，T中沿順時(shí)針?lè)较蚪馕觯航饘贄UPQ向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?；原?lái)T中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，閉合回路PQRS中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，使得穿過(guò)T的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知T中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，綜上所述，可知A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案：D

提能點(diǎn)(二)楞次定律的推廣應(yīng)用(活化思維)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引起感應(yīng)電流的原因。具體表現(xiàn)常見(jiàn)如下幾種形式：內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”注意：此結(jié)論只適用于磁感線單方向穿過(guò)回路的情景阻礙原電流的變化——“增反減同”(即自感現(xiàn)象)續(xù)表[活學(xué)活用]1．[阻礙原磁通量變化——“增反減同”]如圖所示，一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過(guò)水平放置的固定矩形導(dǎo)線框，則

(

)A．磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿abcd方向；經(jīng)過(guò)位置②時(shí)，沿adcb方向B．磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿adcb方向；經(jīng)過(guò)位置②時(shí)，沿abcd方向C．磁鐵經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí)，線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向D．磁鐵經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí)，線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向解析：當(dāng)磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量向下且不斷增加，由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，阻礙磁通量的增加，根據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向。同理可判斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過(guò)位置②時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。答案：A2．[阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”]如圖所示，光滑平行導(dǎo)軌M、N固定在同一水平面上，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(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．磁鐵的加速度大于g解析：法一：根據(jù)楞次定律的另一表述“感應(yīng)電流的效果總是要阻礙產(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(xiàng)A正確。法二：設(shè)磁鐵下端為N極，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，如圖所示，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，知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(shí)，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論，選項(xiàng)A正確。答案：A

3．[使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”](多選)如圖甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取甲圖中電流方向?yàn)檎较?，P所受的重力為G，桌面對(duì)P的支持力為FN，則

(

)A．在t1時(shí)刻，F(xiàn)N>G，P有收縮的趨勢(shì)B．在t2時(shí)刻，F(xiàn)N＝G，穿過(guò)P的磁通量不變C．在t3時(shí)刻，F(xiàn)N＝G，P中有感應(yīng)電流D．在t4時(shí)刻，F(xiàn)N＞G，P有收縮的趨勢(shì)解析：當(dāng)螺線管中電流增大時(shí)，其形成的磁場(chǎng)不斷增強(qiáng)，因此線圈P中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大，故線圈有遠(yuǎn)離和面積收縮的趨勢(shì)，即FN>G，P有收縮的趨勢(shì)，故A正確；當(dāng)螺線管中電流不變時(shí)，其形成磁場(chǎng)不變，線圈P中的磁通量不變，因此線圈P中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，則t2時(shí)刻FN＝G，故B正確；t3時(shí)刻螺線管中電流為零，但是線圈P中磁通量是變化的，因此此時(shí)線圈P中有感應(yīng)電流，但此時(shí)刻二者之間沒(méi)有相互作用力，即FN＝G，故C正確；當(dāng)螺線管中電流不變時(shí)，其形成的磁場(chǎng)不變，線圈P中的磁通量不變，因此磁鐵線圈中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故t4時(shí)刻FN＝G，此時(shí)P沒(méi)有收縮的趨勢(shì)，故D錯(cuò)誤。答案：ABC

提能點(diǎn)(三)

“三定則、一定律”的應(yīng)用(題點(diǎn)精研)1．“三定則、一定律”的比較定則或定律適用的現(xiàn)象因果關(guān)系安培定則電流的磁效應(yīng)——電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)因電生磁左手定則(1)安培力——磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力(2)洛倫茲力——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力因電受力右手定則導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因動(dòng)生電楞次定律閉合回路磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因磁生電2．“三定則一定律”的聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則。(2)判斷感應(yīng)電流所受安培力方向的“兩法”：①先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向；②直接應(yīng)用楞次定律的推論確定——“來(lái)拒去留”“增斥減吸”等。[考法全析]考法(一)楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用[例1]

(多選)右圖是創(chuàng)意物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上，與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置，當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí)，線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng)，仿佛小熊在蕩秋千。以下說(shuō)法正確的是

(

)A．P向右擺動(dòng)的過(guò)程中，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看)B．P向右擺動(dòng)的過(guò)程中，Q也會(huì)向右擺動(dòng)C．P向右擺動(dòng)的過(guò)程中，Q會(huì)向左擺動(dòng)D．若用手左右擺動(dòng)Q，P會(huì)始終保持靜止[解析]

P向右擺動(dòng)的過(guò)程中，線框中的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看)，選項(xiàng)A正確。P向右擺動(dòng)的過(guò)程中，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看)，Q中的電流方向也為順時(shí)針?lè)较?從右向左看)，Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用，所以Q也會(huì)向右擺動(dòng)，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤。若用手左右擺動(dòng)Q，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在P線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，P將擺動(dòng)，不會(huì)保持靜止，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。[答案]

AB[針對(duì)訓(xùn)練]1.(多選)如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引

(

)A．向右做勻速運(yùn)動(dòng) B．向左做減速運(yùn)動(dòng)C．向右做減速運(yùn)動(dòng)

D．向右做加速運(yùn)動(dòng)解析：當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定，無(wú)感應(yīng)電流出現(xiàn)，A錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體棒向左做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可判定回路中產(chǎn)生了b→a的感應(yīng)電流且減小，由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向左在減弱，由楞次定律知，線圈c將被螺線管吸引，B正確；同理可判定C正確，D錯(cuò)誤。答案：BC

考法(二)

“二次感應(yīng)”問(wèn)題[例2]

(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的