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2012优化方案高三物理一轮复习课件--第9章第一节电磁感应现象 楞次定律


第一节 电磁感应现象 楞次定律

第 一 节 电 磁 感 应 现 象 楞 次 定 律

基础知识梳理

课堂互动讲练

经典题型探究

知能优化演练

基础知识梳理

一、磁通量 1.概念:磁感应强度B与面积S的_______. 乘积 2

.计算 (1)公式:Φ=_______. BS 垂直 (2)适用条件:①匀强磁场;②S是_______磁场中 的有效面积. 1 T· 2 m (3)单位:韦伯(Wb),1 Wb=_______. 条数 3.意义:穿过某一面积的磁感线的_______. 标量 4.标矢性:磁通量是_______,但有正、负.

二、电磁感应 1.电磁感应现象 磁通量 当穿过闭合电路的_______发生变化时,电路中有 电流产生,这种现象称为电磁感应现象. 2.产生感应电动势和感应电流的条件 (1)产生感应电动势的条件 无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量 变化 发生_______,回路中就有感应电动势.产生感应 电源 电动势的那部分导体相当于_______. (2)产生感应电流的条件 ①电路闭合. ②磁通量变化.

三、感应电流方向的判断 1.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手 指______并且都与手掌在同一个平面内;让磁感 垂直 线从掌心垂直进入,并使拇指指向__________的 导线运动 方向,这时四指所指的方向就是__________的方 感应电流 向.如图9-1-1所示.

图9-1-1

2.楞次定律 内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的 阻碍 磁场总要______引起感应电流的__________的变 磁通量 化. 特别提示:右手定则一般用于判断部分导体切割 磁感线产生的感应电流方向,而楞次定律一般用

于由于B变化或θ角变化而引起的感应电流的方向
判断.

课堂互动讲练

一、楞次定律的理解及应用 1.楞次定律中“阻碍”的含义

2.楞次定律的应用 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”. (2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”. (3)磁通量增加,线圈面积“缩小”,磁通量减小, 线圈面积“扩张”——“增缩减扩”. (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象).

3.应用楞次定律判断感应电流的方法 楞次定律没有直接告诉感应电流的方向,它说明 的是感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系, 即穿过闭合回路的磁通量增大时,两磁场方向相 反;磁通量减小时,两磁场方向相同.因此,根 据楞次定律判断感应电流的方向时,应按以下步 骤进行: (1)明确闭合电路范围内的原磁场的方向; (2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况; (3)根据楞次定律,判定感应电流磁场的方向; (4)利用安培定则,判断感应电流的方向.

特别提醒:运用楞次定律判定感应电流的方向可 归结为“一原、二感、三电流”,即①明确原磁场 ,②确定感应电流磁场,③判定感应电流方向.

即时应用(即时突破,小试牛刀) 1. (2009年高考浙江卷)如图9-1-2所示,在磁感 应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中, 有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金 属线框从右侧某一位置由静止开始释放,在摆动 到左侧最高点的过程中,细杆和金属框平面始终 处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流 的方向是( )

图9-1-2

A.a→b→c→d→a B.d→c→b→a→d C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d 解析:选B.由楞次定律可知,在线框从右侧摆动 到O点正下方的过程中,向上的磁通量在减小, 故感应电流的方向沿d→c→b→a→d,线框从O点 正下方向左侧摆动的过程中,电流方向沿 d→c→b→a→d,故选B.

二、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则 的综合应用 1.规律比较
基本现象 应用的定 则或定律

运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流有作用力 电磁 感应 部分导体做切割磁感线运动 闭合回路磁通量变化

安培定则
左手定则 右手定则 楞次定律

2.应用区别 关键是抓住因果关系: (1)因电而生磁(I→B)→安培定则; (2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则; (3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则. 3.相互联系 (1)应用楞次定律,必然要用到安培定则; (2)感应电流受到的安培力,有时可以先用右手定 则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方 向,有时可以直接应用楞次定律的推论确定.

特别提醒:在本类型题目中,往往多次运用楞次 定律,在分析问题时应注意导体棒的运动特点或 穿过闭合回路的磁通量变化情况,防止在应用楞 次定律时出现错误.

即时应用(即时突破,小试牛刀) 2.如图9-1-3所示,光滑固定的金属导轨M、N 水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上, 形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近 回路时( ) A.P、Q将相互靠拢 B.P、Q将相互远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度大于g

图9-1-3

解析:选A.设磁铁下端为N极,如图所示,根据 楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向,根据 左手定则可判断P、Q所受安培力的方向.可见, PQ将互相靠拢.由于回路所受安培力的合力向下 ,由牛顿第三定律,磁铁将受到向上的反作用力 ,从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时,根据类 似的分析可得到相同的结果.

经典题型探究

利用楞次定律判断电流方向
例1 某实验小组用如图9-1-4所示的实验装

置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过 固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( ) A.a→G→b B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b

图9-1-4

【解析】 (1)确定原磁场的方向:条形磁铁在穿 入线圈的过程中,磁场方向向下. (2)明确回路中磁通量变化的情况:向下的磁通量 增加. (3)由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电 流产生的磁场方向向上. (4)应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时 针(俯视),即:从b→G→a. 同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中,向下 的磁通量减小,由楞次定律可得:线圈中将产生 顺时针的感应电流(俯视),电流从a→G→b.

【答案】

D 利用楞次定律确定感应电流方向

【规律总结】

时,首先要弄清原磁场的方向、磁通量如何变化 ,再确定感应电流的磁场,然后利用安培定则确 定感应电流方向.

变式训练1 (2011年马鞍山二中检测)如图9-1- 5甲所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合, 放在同一水平面内,线圈A中通以如图乙所示的 变化电流,t=0时电流方向为顺时针(如图中箭头 所示).在t1~t2时间内,对于线圈B,下列说法中 正确的是( )

图9-1-5

A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的 趋势 B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的 趋势 C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的 趋势 D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的 趋势

解析:选A.在t1~t2时间内,通入线圈A中的电流
是正向增大的,即逆时针方向增大的,其内部会

产生增大的向外的磁场,穿过B的磁通量增大,
由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的

感应电流.线圈B中电流为顺时针方向,与A的电
流方向相反,有排斥作用,故线圈B将有扩张的

趋势.

利用楞次定律判断导体的运动 (2009年高考海南卷)一长直铁芯上绕有一 固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质 圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无 摩擦移动.M连接在如图9-1-6所示的电路中, 其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单 刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动 的是( )
例2

图9-1-6

A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间 B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间 C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端 移动时 D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端 移动时

【解析】

由楞次定律及左手定则可知:只要线

圈中电流增强,即穿过N的磁通量增加,则N受排 斥而向右,只要线圈中电流减弱,即穿过N的磁 通量减少,则N受吸引而向左.故C选项正确. 【答案】 C

变式训练2 (2011年广东江门调研)如图9-1-7所 示是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M 向右运动,则可能是( ) ①电键S闭合瞬间 ②电键S由闭合到断开的瞬间 ③电键S已经是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑 动 ④电键S已经是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑 动 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

图9-1-7

解析:选A.当电键突然闭合时,左线圈上有了电 流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加 ,由楞次定律可知,为了阻碍磁通量的增加,钻 头M向右运动远离左边线圈,故①项正确;当电 键由闭合到断开瞬间,穿过右线圈的磁通量要减 少,为了阻碍磁通量的减少,钻头M要向左运动 靠近左边线圈,故②项错误;电键闭合时,当变 阻器滑片P突然向左滑动时,回路的电阻减小, 回路电流增大,产生的磁场增强,穿过右线圈的 磁通量增大,为了阻碍磁通量的增加,钻头M向 右运动远离左边线圈,故③项正确;

当变阻器滑片P突然向右滑动时,回路的电阻 增大,回路电流减小,产生的磁场减弱,穿过 右线圈的磁通量减少,为了阻碍磁通量的减少 ,钻头M向左运动靠近左边线圈,故④项错误 .故应选A.

楞次定律和左、右手定则的综合应用
如图9-1-8所示,水平放置的两条光滑 轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在 外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向 右运动,则PQ所做的运动可能是( ) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右匀速运动 D.向左减速运动
例3

图9-1-8

【解析】 分析该类问题,首先要明确PQ运动是 引起MN运动的原因,然后根据楞次定律和左手 定则判断.由右手定则PQ向右加速运动,穿过L1 的磁通量向上且增加,由楞次定律和左手定则可 判断MN向左运动,故A错.若PQ向左加速运动 ,情况正好和A相反,故B对.若PQ向右匀速运 动,则穿过L1的磁通量不变,由楞次定律可判断 MN静止不动,故C错.若PQ向左减速运动,则 MN向左运动,故D错. 【答案】 B

变式训练3如图9-1-9所示,在匀强磁场中放有平 行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N 获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金 属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)( ) A.向右匀速运动 B.向左减速运动 C.向右减速运动 D.向右加速运动

图9-1-9

解析:选C.欲使N产生顺时针方向的感应电流, 感应电流的磁场垂直纸面向里,由楞次定律可知 有两种情况:一是M中有顺时针方向逐渐减小的 电流,使其在N中的磁场方向向里,且磁通量在 减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流, 使其在N中的磁场方向向外,且磁通量在增大. 因此对前者应使ab减速向右运动.对于后者,则 应使ab加速向左运动.

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