2楞次定律应用

一、电磁感应现象1．电磁感应(1)定义：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流.(2)条件：闭合回路中磁通量发生变化．2．引起磁通量Φ变化的常见情况(1)电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积S变化导致Φ变化．(2)回路中磁感应强度B随时间或位置变化导致Φ变化．(3)线圈在磁场中转动(B与S的夹角发生变化)导致Φ变化．注意：磁通量的变化，应注意方向的变化，如某一面积为S的回路原来的磁感应强度垂直纸面向里，后来磁感应强度的方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化为2BS，而不是零.二、楞次定律和右手定则1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．注意：“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通量的变化，电路中的磁通量还是在变化的．实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“感应电流反抗着产生感应电流的那个原因．”如下图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b【答案】B(3)应用楞次定律的步骤．①明确原来的磁场方向．②判断穿过(闭合)电路的磁通量是增加还是减少．③根据楞次定律确定感应电流(感应电动势)的方向．④用安培定则(右手螺旋定则)来确定感应电流(感应电动势)的方向．2．右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，并使拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．3．正确区分楞次定律与右手定则的关系导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例．用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单．反过来，用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判断出来．如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出来．(2)楞次定律与右手定则：一般与特殊的关系，可交叉使用，互为检验，灵活应用．当闭合电路中磁通量的变化量是由导体切割磁感线而引起的，感应电流的方向优先用右手定则判定，而变化的磁场产生感应电流的方向用楞次定律判定较简便．【跟踪训练】3．如图所示，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B中通以图中所示的交变电流，设t＝0时刻电流沿逆时针方向(图中箭头所示)．对于线圈A，在t1～t2时间内，下列说法中正确的是()A．有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势B．有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势C．有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势D．有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势【答案】D考点二楞次定律的理解和应用对楞次定律中“阻碍”的理解谁阻碍谁是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”阻碍效果阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变化将继续进行，最终结果不受影响由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能．因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现．如下图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在条形磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ(位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ)，在这个过程中，线圈中的感应电流()A．沿abcd方向B．沿dcba方向C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd方向，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba方向D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba方向，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd方向解析由条形磁铁的磁场(如下图所示)可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少．当线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线圈中产生感应电流的方向为abcd；当线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量增加，由楞次定律可知感应电流的方向是abcd.故此题的答案为A.答案A考点三楞次定律推论的灵活应用应用楞次定律定性分析电磁感应现象时，可以针对具体情景，灵活利用楞次定律的以下推论来快速解题：①阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”，如线圈转动、扩张等；②阻碍导体的相对运动，即“来拒去留”；③阻碍原电流的变化，如自感现象．如下图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g解析法一设磁铁下端为N极，如下图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见P、Q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S极为下端时，可得到同样的结果．法二根据楞次定律的推论解题．磁铁靠近回路，回路中的磁通量增加．由楞次定律的推论可知为阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，P、Q将互相靠近，且磁铁的加速度小于g.答案AD如右图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将()A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向【答案】C【解析】当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，滑动变阻器的有效阻值增大，流过通电螺线管的电流减小，其产生的磁场减弱．根据楞次定律的推论可知，为了阻碍原磁通量减小的这种变化，线圈会顺时针转动．(2)表现形式有四种．①阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．②阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”．③阻碍闭合回路的面积变化——“增缩减扩”．④阻碍原电流的变化(自感)——“增反减同”．考点四右手定则、左手定则、安培定则的比较与应用这三个定则都是用来反映几个物理量间方向关系的定则，要注意它们各自的使用条件和对应的因果关系.因果右手定则导线在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势左手定则运动电荷或电流受磁场力作用安培定则电流产生磁场如右图所示，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在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()A．向右匀加速运动B．向左匀加速运动C．向右匀减速运动D．向左匀减速运动解析MN棒中有感应电流，受安培力作用而向右运动，由左手定则可判断出MN中电流的方向是由M流至N，此电流在L1中产生磁场的方向是向上的．若PQ向右运动，由右手定则及安培定则可知L2产生磁场的方向也是向上的．由于L1产生的磁场方向与L2产生磁场的方向相同，可知L2产生磁场的磁通量是减少的，故PQ棒做的是向右的匀减速运动，C是可能的．若PQ棒向左运动，则它产生的感应电流在L2中产生的磁场是向下的，与L1产生的磁场方向是相反的，由楞次定律可知L2中的磁场是增强的，故PQ棒做的是向左的匀加速运动．B是可能的．答案BC(双选)如图所示的装置中，cd杆原来静止，当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动()A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动【答案】BD【解析】ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中的磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理得C不正确，D正确．一题一得(1)楞次定律的应用步骤：