物理第十章 電磁感應 27 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律

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1、第第2727講電磁感應現(xiàn)象楞次定律講電磁感應現(xiàn)象楞次定律-3-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電磁感應現(xiàn)象1.磁通量(1)定義:與垂直于磁感應強度的的乘積,叫穿過這個面的磁通量,簡稱磁通。用字母表示。(2)大小:在勻強磁場中,當BS時,=;當BS時,磁通量為。不垂直時,取S在與B垂直方向上的投影。(3)單位:,符號:。磁感應強度B 面積S BS 0韋伯Wb-4-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升特別提醒:磁通量是標量,卻有正、負之分。若規(guī)定磁感線從線圈平面的a面穿入為正,則從它的反面b面穿入用負表示,磁通量概念是學習電磁感應的基礎。由=BS,可以得到。通過某一平面

2、的磁通量的大小,可以用穿過這一平面的磁感線條數(shù)的多少來形象表示。因此,磁感應強度的另一種定義叫磁通量密度或磁通密度,其單位可表示為Wb/m2。當穿過某個面有方向相反的磁場,則不能直接用=BS。應考慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。-5-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.磁通量的變化量:=2-1開始和轉過180時平面都與磁場垂直,穿過平面的磁通量是不同的,一正一負,=-2BS,而不是零。3.產(chǎn)生感應電流的條件:只要穿過閉合電路的發(fā)生變化,即0,閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。4.產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的實質:電磁感應現(xiàn)象的實質是產(chǎn)生,如果回路閉合,則產(chǎn)生;如果回路不閉合,則只有,

3、而無。磁通量感應電動勢感應電流感應電動勢感應電流-6-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.我國的嫦娥二號探月衛(wèi)星在發(fā)射1533s后進入近地點高度為200km的地月轉移軌道。假設衛(wèi)星中有一邊長為50cm的正方形導線框,由于衛(wèi)星的調姿由水平方向轉至豎直方向,此處地磁場磁感應強度B=410-5T,方向如圖所示,該過程中磁通量的改變量的大小是Wb。1.410-5-7-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內,邊長為l,匝數(shù)為N,過ab中點和cd中點的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上,磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為(

4、)A解析:本題是單一方向的勻強磁場,正方形線圈中有磁感線穿過的部分,且與磁感線垂直的面積才是有效面積,本題的正確答案是A。-8-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,矩形線框在磁場內做的各種運動中,能夠產(chǎn)生感應電流的是()B解析:A中線框的磁通量沒有變化,因此沒有感應電流,但有感應電動勢,也可以理解為左右兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢相反。B中線框轉動,線框中磁通量變化,這就是發(fā)電機模型,有感應電流。C、D中線圈平面和B平行,沒有磁通量,更沒有磁通量的變化,即沒有感應電流產(chǎn)生。-9-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,一個U形金屬導軌水平放置,

5、其上放有一個金屬導體棒ab,有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中,一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應電流的是()A.ab向右運動,同時使減小B.使磁感應強度B減小,角同時也減小C.ab向左運動,同時增大磁感應強度BD.ab向右運動,同時增大磁感應強度B和角(090)A解析:設此時回路面積為S,據(jù)題意,磁通量=BScos,對A,S增大,減小,cos增大,則增大,A正確。對B,B減小,減小,cos增大,可能不變,B錯誤。對C,S減小,B增大,可能不變,C錯誤。對D,S增大,B增大,增大,cos減小,可能不變,D錯誤。故只有A正確。-10-基礎夯實精準歸納題組

6、突破強化提升核心剖析歸納提升1.用=BS計算磁通量要注意,公式=BS適用條件勻強磁場,面積S為線圈垂直磁感線平面的有效投影面積。2.電磁感應現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程(1)確定研究的閉合回路。(2)明確回路內的磁場分布,并確定該回路的磁通量。-11-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升感應電流方向的判斷1.楞次定律(1)內容:感應電流的磁場總要引起感應電流的的變化。(2)適用范圍:適用于一切回路變化的情況。2.右手定則(1)使用方法:讓磁感線穿入,大拇指指向的方向,其余四指指向的方向。(2)適用范圍:適用于切割磁感線的情況。阻礙磁通量磁通量右手手心導體運動感應電流部分導體-12-基礎夯

7、實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵。當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,下列判斷正確的是()A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力減小B.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力減小C.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力增大D.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力增大 答案解析解析關閉當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,穿過鋁環(huán)的磁通量在減小,根據(jù)楞次定律可得,鋁環(huán)產(chǎn)生的感應電流的磁場會阻礙磁通量的減小,故鋁環(huán)一方面有讓其面積變大的趨勢,也可以說鋁環(huán)有擴張的趨勢;另一方面鋁環(huán)有使其磁場變大的趨勢,即靠近條形磁鐵的趨勢,故鋁環(huán)對桌面的壓力會變小,B正確;也可

8、以換一個角度考慮這個問題:當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,把鋁環(huán)看成一匝螺線管,則在鋁環(huán)的上面會產(chǎn)生與條形磁鐵下端相反的磁極,二者相互吸引,故鋁環(huán)對桌面的壓力變小。 答案解析關閉B-13-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 ()A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大D-14-基礎夯實精準歸納題組突破強化提

9、升核心剖析歸納提升解析:通過螺線管b的電流如圖所示,根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,滑動變阻器的滑片P向下滑動,滑動變阻器接入電路的電阻減小,電路電流增大,所產(chǎn)生的磁場的磁感應強度增強,根據(jù)楞次定律可知,線圈a中所產(chǎn)生的感應電流的磁場方向豎直向上,再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向為俯視逆時針方向,A錯誤;由于螺線管b中的電流增大,所產(chǎn)生的磁感應強度增強,線圈a中的磁通量應變大,B錯誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈a將阻礙磁通量的增大,因此線圈a有縮小的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力將增大,C錯誤,D正確。-15-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示

10、,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌,導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內,線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關于感應電流的方向,下列說法正確的是()A.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿逆時針方向B.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿順時針方向C.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿逆時針方向D.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿順時針方向 答案解析解析關閉因為PQ突然向右運動,由右手定則可知,PQRS中有沿逆時針方向的感應電流,穿過

11、T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中有沿順時針方向的感應電流,故只有D選項正確。 答案解析關閉D-16-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)兩根互相平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中,在導軌上導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時,下列說法正確的是()A.CD內有電流通過,方向是DCB.CD向左運動C.磁場對CD作用力向左D.磁場對AB作用力向左 答案解析解析關閉為了判斷CD內電流方向,首先判斷AB內的電流方向,因為AB在外力F作用下向右做切割磁感線運動,根據(jù)右手定則判斷可知電流的方向是BA,AB起著電源作用,電流從A端流出,回路的電流

12、方向是BADCB,所以選項A正確,由右手定則可知D也正確。 答案解析關閉AD-17-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.應用楞次定律判斷流程 2.應用楞次定律處理電磁感應問題的常用方法(1)常規(guī)法:根據(jù)原磁場方向及磁通量變化情況,應用楞次定律確定感應電流產(chǎn)生的磁場方向,利用安培定則判斷出感應電流方向,利用左手定則判斷導體受力和運動趨勢。(2)效果法:由楞次定律可知,感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因,根據(jù)“阻礙”的原則,直接對運動趨勢做出判斷。(3)口訣法:即“增反減同,來拒去留,增縮減擴”。-18-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.楞次定律中“阻礙”的

13、含義 -19-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升探究電磁感應的產(chǎn)生條件1.實驗目的探究電磁感應的產(chǎn)生條件。2.實驗原理穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導體回路中就有感應電流產(chǎn)生。3.實驗器材蹄形磁鐵、導線棒、導線若干、靈敏電流表、大線圈、小線圈、滑動變阻器、開關、直流電源。-20-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升4.實驗電路與步驟(1)探究導體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流-21-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升(2)探究磁鐵在線圈中運動是否產(chǎn)生電流-22-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升(3)模仿法拉第的實驗-23-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升1.(實驗原理)下圖為探究電磁感應產(chǎn)生條件

14、的實驗電路之一,圖中還有、兩條導線沒有接好,為了能順利完成這個實驗,導線應接在(選填“a”或“b”),再接好導線。在實驗中發(fā)現(xiàn),開關閉合瞬間,電流計指針向右偏,現(xiàn)保持開關閉合,滑動變阻器滑片P迅速向右滑動時,電流計指針應向(選填“左”或“右”)偏。答案 a左解析 電流計與線圈B相連,線圈A與電源構成回路,故導線應與a相連;滑片P向右滑動,電流變小,與閉合瞬間電流計偏轉方向相反。-24-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升2.(實驗操作)下圖是研究電磁感應現(xiàn)象實驗所需的器材,用實線將帶有鐵芯的小線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成回路,將小量程電流表和大螺線圈B連接成回路。并列舉出實驗中改變回路的磁

15、通量,使回路產(chǎn)生感應電流的三種方式:(1) ;(2) ;(3)。答案 實物連接見解析圖;(1)將小線圈A插入大線圈B中;開關閉合(或斷開)瞬間;(2)閉合開關,將小線圈A插入大線圈B(或從大線圈B中取出);(3)閉合開關,將小線圈A插入大線圈B中后移動滑動變阻器的滑片。-25-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升解析 小線圈A、滑動變阻器、電源、開關組成一個回路;大線圈B與電流表組成一個閉合回路,如圖所示。小線圈A放在大線圈B內,當小線圈A中的電流發(fā)生變化時,大線圈B處的磁場也發(fā)生變化,進而使穿過大線圈B的磁通量發(fā)生變化,大線圈B與電流表組成的閉合回路中就產(chǎn)生了感應電流,所以采取的方式只要能夠改變

16、A中的電流就可以了。-26-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升3.(實驗探究)某同學用如圖所示的實驗裝置探究電磁感應的產(chǎn)生條件,發(fā)現(xiàn)將條形磁鐵快速插入(或拔出)線圈時,甲圖中的電流表發(fā)生明顯偏轉,乙圖中的小燈泡始終不發(fā)光(檢查電路沒有發(fā)現(xiàn)問題),試分析小燈泡不發(fā)光的原因: 。答案 通過燈泡的電流太小-27-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升探究感應電流方向的規(guī)律1.實驗目的探究感應電流方向的規(guī)律。2.實驗原理感應電流的磁場方向阻礙原磁場磁通量的變化。3.實驗器材條形磁鐵、靈敏電流表、線圈、干電池、定值電阻、開關、導線若干。-28-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升4.實驗步驟(1)確定線圈導線繞向,

17、仔細觀察實驗用線圈導線的繞向,用白線把繞向標識好,如圖1所示。(2)用干電池確定電流表的指針偏轉方向與電流方向的關系,電路圖如圖2所示。-29-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升(3)探究影響感應電流方向的因素。如圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈中拔出,分析感應電流的方向與哪些因素有關。-30-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升5.實驗現(xiàn)象記錄表格 -31-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升1.(實驗原理)如圖所示,在圖甲中,G為指針在中央的靈敏電流表連接在直流電路中時的偏轉情況。今把它與一線圈串聯(lián)進行電磁感應實驗,則圖乙中的條形磁鐵的運動方向是,圖丙中電流計的指針從中央向偏轉,圖丁中的條

18、形磁鐵上端為極。答案 向下右N解析 題圖乙中流過電流計的電流方向是自左向右,說明穿過線圈的磁通量是向上增大,故條形磁鐵的運動方向向下;圖丙中穿過線圈的磁通量是向下增大,可知流過電流計的電流方向是自右向左,電流計向右偏轉;圖丁中流過電流計的電流方向是自右向左,說明穿過線圈的磁通量是向上減小,條形磁鐵上端為N極。-32-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升2.(實驗操作)(多選)下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向等情況,其中與事實相符的是()CD解析:A圖中磁鐵向下運動,穿過線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應電流的磁場阻礙原磁場的增加,方向向上,再由安培定則可以判斷A中感應電流的方向與圖中相反,所以A錯,同理得B錯,C、D正確。