《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮_第9章_第一讲_电磁感应产生的条件_楞次定律精品课件

第九章电磁感应电磁感应现象．磁通量．法拉第电磁感应定律．楞次定律Ⅱ导体切割磁感线时的感应电动势．右手定则Ⅱ自感现象Ⅰ日光灯Ⅰ说明：①导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于L垂直于B、v的情况②在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各点电势的高低第一讲电磁感应产生的条件楞次定律一、磁通量1．概念：磁感应强度B与垂直于B的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量．2．磁通量的计算(1)公式：Φ＝____.(2)适用条件：①____磁场；②S是_____磁场的有效面积．(3)单位：_____，1Wb＝1T·m2BS匀强垂直韦伯3．磁通量的物理意义(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的______________．(2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量_____，当它跟磁场方向______时，磁通量为零．磁感线的条数最大平行二、电磁感应现象1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的________发生变化．2．引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做___________运动，即线圈面积S发生变化导致Φ变化．(2)线圈在磁场中转动引起线圈在磁场中的有效面积改变而导致Φ变化．(3)磁感应强度变化(随时间、位置变化)导致Φ变化．磁通量切割磁感线3．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________发生变化，线路中就有感应电动势．4．电磁感应现象的实质是产生___________，如果回路闭合则产生_________；如果回路不闭合，则只有__________，而无__________．磁通量感应电动势感应电流感应电动势感应电流三、楞次定律和右手定则1．楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_____引起感应电流的_______的变化．(2)适用情况：所有_________现象．阻碍磁通量电磁感应2．右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与__________________，并且都与手掌在同一平面内，让_______从掌心进入，并使拇指指向导线___________，这时四指所指的方向就是_________的方向．(2)适用情况：导体____________产生感应电流．其余四个手指垂直磁感线运动的方向感应电流切割磁感线一、对磁通量的理解1．Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ.可理解为Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积．也可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图(1)所示．2．面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图(2)所示，S应为线圈面积的一半．3．多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．4．合磁通量的求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个平面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量．(1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面．(2)同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的磁感线条数一样多，则Φ＝0.二、楞次定律的理解和应用1．因果关系：应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系．磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因．2．楞次定律中“阻碍”的含义三、楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因：1．阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；2．阻碍相对运动——“来拒去留”(“敌”进“我”退、“敌”逃“我”追)．例：如下图所示，若条形磁铁(“敌”)向闭合导线圈前进，则闭合线圈(“我”)退却．若条形磁铁(“敌”)远离闭合导线圈逃跑，则闭合导线圈(“我”)追．3．使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．例：如右图所示，磁铁某一极靠近可自由移动的导体棒组成的回路时，导体棒将互相靠近，反之则互相远离．4．阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．例：如下图所示，电路稳定后，小灯泡有一定的亮度，现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内，在插入过程中感应电流的方向与线圈中的原电流方向相反，小灯泡变暗．1.下图中能产生感应电流的是()解析：A中线圈没闭合，无感应电流；B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；C中的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；D中回路磁通量恒定，无感应电流．答案：B答案：B2.如右图所示，半径为R的圆线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案：D3.如右图所示，当导线MN在外力作用下沿金属导轨向右运动时，下列说法中正确的是()A．判断该回路中的感应电流方向只能用右手定则B．判断该回路中的感应电流方向只能用楞次定律C．判断该回路中的感应电流方向只能用左手定则D．判断该回路中的感应电流方向可以用右手定则，也可以用楞次定律4．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动．开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面()A．维持不动B．将向使α减小的方向转动C．将向使α增大的方向转动D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小解析：考查对楞次定律的理解与运用．由楞次定律“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”可知，在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面将向使α减小的方向转动，选项B正确．答案：B5．如右图所示，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静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线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()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d答案：B解析：线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，所以选B.6．(2010·高考上海单科)如右图所示，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向______(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．答案：左收缩解析：滑片P向左移动时，电阻减小，电流增大，穿过金属环A的磁通量增加，根据楞次定律，金属环将向左运动，并有收缩趋势．感应电流方向的判断如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是()A．①②B．①③C．②④D．③④解析：①选项中，当磁铁向下运动时：闭合线圈中原磁场的方向——向下；穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；感应电流产生的磁场方向——向上；利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相反．所以①错误；同理可判断，②错误，③④正确．故选项D正确．答案：D感应电流方向的判断方法：方法一：右手定则(适用于部分导体切割磁感线)方法二：楞次定律楞次定律的应用步骤可以用下面的方框图加以概括：1－1：(2011·海阳月考)如图所示，四组同学分别制作探究电磁感应现象的实验装置，在一根较长的铁钉上用漆包线绕两个线圈a和b，将与线圈b相连的cd漆包线水平置于小磁针的正上方，小磁针静止放在水平桌面上，若某一组同学在闭合开关S瞬间，从上向下俯视看，小磁针N极顺时针偏转，那么该组同学是用了下面哪组装置()答案：B楞次定律的拓展应用如右图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P向右滑动过程中，线圈ab将()A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动方向解析：当P向右滑动时，电路总电阻减小，电路中的电流是增大的，两磁铁间的磁场增强，闭合导体线圈的磁通量增大，线框中产生感应电流，受到磁场力而发生转动，“转动”是结果，反抗原因是“磁通量增大”，因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小，故应沿顺时针转动．故应选B.答案：B如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化．答案：B2－1：(2011·临颍月考)如右图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈C向右摆动．则ab的运动情况是()A．向左或向右做匀速运动B．向左或向右做减速运动C．向左或向右做加速运动D．只能向右做匀加速运动楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用如右图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动．则PQ所做的运动可能是()A．向右加速运动B．向左匀速运动C．向右减速运动D．向左减速运动答案：C解析：MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里，由左手定则可判断MN中的感应电流由M→N，再由安培定则可知L1中感应电流的磁场方向向上．根据楞次定律判断：①L2中磁场方向向上减弱时，PQ中电流为Q→P且减小，从而判断PQ向右减速运动；②L2中磁场方向向下增强时，PQ中电流为P→Q且增大，判断PQ向左加速运动．故正确选项为C.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用(1)规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律(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．3－1：如右图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接．要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是(两导线圈共面放置)()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向左减速运动D．向右加速运动答案：B解析：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，对于前者应使ab向右减速运动，对于后者则应使ab向左加速运动．故应选B.1．(2011·武汉模拟)如右图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A.BL22B.NBL22C．BL2D．NBL2答案：A2．如图所示，闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现ab边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是()A．水平向右平动B．水平向左平动C．竖直向上平动D．竖直向下平动答案：A解析：本题考查楞次定律、安培定则、法拉第电磁感应定律的应用．ab受到的力向上，由安培定则可知，ab上电流的方向由b→a，由楞次定律可得，线框内的磁通量在增加，磁场向右运