高三一轮复习课件：9.1电磁感应现象 磁通量 楞次定律

碍自身电流变化”的角度来看，当 线圈自身的电流发生变化时，感应电流的效 果就阻碍原来的电流发生变化．当线圈自身 的电流增大时，感应电流的方向与线圈自身 的电流方向相反，当线圈自身的电流减小时， 感应电流的方向与线圈自身的电流方向相同， 即电流方向“增反减同”
3．右手定则：伸开右手，使大拇指跟其余四个 手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右 手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇 指指向导体运动方向，那么其余四指所指的方 向就是感应电流的方向．
解析：本题考查右手定则的应用．根据右手定则， 可判断PQ作为电源，Q端电势高，在PQcd回路中， 电流为逆时针方向，即流过R的电流为由c到d，在电 阻r的回路中，电流为顺时针方向，即流过r的电流 为由b到a.当然也可以用楞次定律，通过回路的磁通 量的变化判断电流方向．所以选项B正确．
(2)从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个 结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生， 就有其他能转化为电能．又由于是相对运动引起的， 所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就 是“阻碍”相对运动，即“来拒去留”．
(3)从“线圈面积变化”的角度来看，有使线圈面积扩 大或缩小的趋势，即“增缩减扩”．
二、电磁感应现象产生的条件 1．电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象称为电 磁感应现象．电磁感应现象的实质是产生感应电动 势．
2．(1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量 发生变化． (2)感应电动势的产生条件：无论电路是否闭合，只 要穿过电路的磁通量发生变化，这部分电路就会产生 感应电动势．这部分电路或导体相当于电源．
D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金 属杆中一定没有感应电动势
解析：如图所示，设观察方向为面向北方，左西右 东，则地磁场方向平行赤道表面向北，若飞机由东 向西飞行时，由右手定则可判断出感应电动势方向 为由上向下，若飞机由西向东飞行时，由右手定则 可判断出感应电动势方向为由下向上，A对B错；沿 着经过地磁极的那条经线运动时，速度方向平行于 磁场方向，金属杆中一定没有感应电动势，C错D 对．
变式训练2、如图9- 3所示，空间存在垂直于纸面 1的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内、外，磁场方 向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b，电阻 为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域
的中心重合．在内、外磁场同时由B均匀地减小到零
的过程中，求这一过程中半径为b的圆形区域的磁通 量变化． 图9- 3 1-
解析：已知垂直向里的圆形磁场半径为a，导线
圆环的半径为b，设通过导线圈的磁通量为Φ，当
合磁通量向里时： Φ＝B[πa2－π(b2－a2)]＝Bπ(2a2－b2) 故ΔΦ1＝Bπ(2a2－b2) 当 合 磁 通 量 向 外 时 ： Φ2 ＝ B[π(b2 － a2) － πa2] ＝ Bπ(b2－2a2) 故ΔΦ2＝Bπ(b2－2a2)
3．单位：韦伯(Wb)，1Wb＝1Tm2·
4．磁通量是标量，但有正负．磁通量的正负不代表大 小只表示磁感线是怎样穿过平面的．即若以向里穿过某 面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负． 5．磁通量的变化ΔΦ＝|Φ2－Φ1| ΔΦ＝|Φ2－Φ1|有多种形式，主要有： ①S、θ不变，B改变，这时ΔΦ＝|ΔB·Ssinθ|； ②B、θ不变，S改变，这时ΔΦ＝|ΔS·Bsinθ|； ③B、S不变，θ改变，这时ΔΦ＝|BS(sinθ2－sinθ1)|. 当B 、 S 、 θ中有两个或三个一起变化时，就要分别计算 Φ1、Φ2，再求|Φ2－Φ1|了．
一、磁通量及磁通量的变化
1．定义：我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量． 2．公式：(1) Φ＝B· S，此式的适用条件是匀强磁 场，且线圈与磁场垂直．
(2)如果磁感线与平面不垂直，上式中的S为平面 在垂直于磁感线方向上的投影面积．Φ＝BSsinθ 其中θ为磁场与面积之间的夹角，我们称Ssinθ为 “有效面积”或“正对面积”．
变式训练3、如图9- 5所示，粗糙水平桌面上有一质 1量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从 线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动， 则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正 确判断是( ) A.N先小于mg后大于mg,
运动趋势向左
B.N先大于mg后小于mg,
运动趋势向左
变式训练1、如图9- 2所示，虚线圆a内有垂直于 1纸面向里的匀强磁场，虚线圆a外是无磁场空 间．环外有两个同心导线圈b、c，与虚线圆a在同 一平面内．当虚线圆a中的磁通量增大时，穿过线
圈b、c的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一
个变化更大？
图9- 2 1-
解析：b、c线圈所围面积内都只有向里的磁通量， 且大小相同．因此穿过它们的磁通量和磁通量变 化都始终是相同的且磁通量都增大．
三、楞次定律及右手定则 1．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电 流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． 2．楞次定律的具体应用 (1)从“阻碍磁通量变化”的角度来看，由磁通量计算 式Φ ＝ BSsinθ可知，原磁通量增大时，感应电流的磁 场与原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量减小 时，感应电流的磁场与原磁通量相同，“补偿”其减 小．即“增反减同”．
变式训练4、如图9- 6所示，同一平面内的三条平行导 1线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线电接触良 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( B )
A．流过R的电流为由d到c，
流过r的电流为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，
流过r的电流为由b到a C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
一、磁通量及磁通量变化 例1、如图9- 1所示，环形导线a中有顺时针方向 1的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导 线a在同一平面内．当a中的电流增大时，穿过线
圈b、c的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一个
变化更大？
图9- 1 1-
解析：b、c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向
外的，但向里的更多，所以总磁通量向里，a中的电 流增大时，总磁通量也向里增大．由于穿过b线圈向 外的磁通量比穿过c线圈的少，所以穿过b线圈的磁通 量更大，变化也更大．
三、右手定则 例3、一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考 虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空( AD ) A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向 一定由上向下 B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向 一定由上向下
C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金 属杆中感应电动势的方向一定由下向上
B．逆时针方向 顺时针方向
C．顺时针方向 顺时针方向
D．顺时针方向 逆时针方向
解析：线圈第一次通过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁 通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流的磁场 向左，根据安培定则，顺着磁场方向看去，感应 电流的方向为逆时针方向．当线圈第一次通过位 置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应 电流为顺时针方向，故选项B正确．
二、楞次定律
例2、一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于 水平位置，释放后让它在如图9- 4所示的匀强磁场 1中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一 次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线 圈中感应电流的方向分别为( B ) 图9- 4 1位置Ⅰ 位置Ⅱ A．逆时针方向 逆时针方向
点评：由于空间想象能力所限，部分考生无法判定线 圈经位置Ⅰ、Ⅱ时刻磁通量的变化趋势，从而无法依 据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项． 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因 果联系，一是感应电流的磁场与原磁场磁通量变化之 间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应电流 的磁场间的产生和被产生的关系．抓住“阻碍”和 “产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理 问题的关键．
C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右 解析:当条形磁铁从图示位置运动到线圈正上方的过 程中，穿过线圈的磁通量必增大，根据楞次定律的 推广应用“来拒”，线圈有向右的运动趋势，对桌 面的压力大于mg；从线圈正上方向右移动的过程中， 穿过线圈的磁通量必减小，根据推广应用“去留”， 线圈还是有向右的运动趋势，对桌面的压力小于mg， 故选D.