81知识讲解 电磁感应现象 感应电流方向的判断(提高)

物理总复习：电磁感应现象 感应电流方向的判断

【考纲要求】

1、知道磁通量的变化及其求解方法，理解产生感应电流、感应电动势的条件；

2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式；

3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同，并能在实际问题中熟练运用。

【知识网络】

【考点梳理】

考点一、磁通量

1、定义： 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，BS φ=。如果面积S 与B 不垂直，如图所示，应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。即

cos BS φθ'=。

2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。

3、磁通量的单位：Wb 21

1Wb T m =⋅。 要点诠释：

（1）磁通量是标量，当有不同方向的磁感线穿过某面时，常用正负加以区别，这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。另外，磁通量与线圈匝数无关。 磁通量正负的规定：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。

（2）磁通量的变化21φφφ∆=-，它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。

4、磁通量的变化

要点诠释：

（一）、磁通量改变的方式有以下几种

（1）线圈跟磁体间发生相对运动，这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。

（2）线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。

（3）线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动。其实质也是B 不变，而S 增大或减小。

（4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者间的夹角发生变化，如在匀强磁场中转动矩形线圈。

（二）、对公式BS φ=的理解

在磁通量BS φ=的公式中，S 为垂直于磁感应强度B 方向上的有效面积，要正确理解 φ、B 、S 三者之间的关系。

（1）线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如图（a ），当线圈面积由S 1变为S 2时，磁通量并没有变化。

（2）当磁场范围一定时，线圈面积发生变化，磁通量也可能不变，如图（b ）所示，在空间有磁感线穿过线圈S ，S 外没有磁场，如增大S ，则φ不变。

（3）若所研究的面积内有不同方向的磁场时，应是将磁场合成后，用合磁场根据BS φ=去求磁通量。

例、如图所示，矩形线圈的面积为S （2

m ），置于磁感应强度为B （T ）、方向水平向右的匀强磁场中，开始时线圈平面与中性面重合。求线圈平面在下列情况的磁通量的改变量：绕垂直磁场的轴转过（1）60o ；（2）90o ；（3）180o 。

【解析】初位置时穿过线圈的磁通量1BS φ=；转过60o 时，21cos60=2

BS BS φ=o ； 转过90o 时，30φ=；转过180o 时，4BS φ=-，负号表示穿过面积S 的方向和以上情况相

反，故：（1）1211122

BS BS BS φφφ∆=-=-=-； （2）2310BS BS φφφ∆=-=-=-；

（3）3412BS BS BS φφφ∆=-=--=-。负号可理解为磁通量在减少。

考点二、电磁感应现象

1、产生感应电流的条件

只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0φ∆≠，则闭合电路中就有感应电流产生。

2、引起磁通量变化的常见情况

（1）闭合电路的部分导体做切割磁感线运动。

（2）线圈绕垂直于磁场的轴转动。

（3）磁感应强度B 变化。

要点诠释：

1、分析有无感应电流的方法

首先看电路是否闭合，其次看穿过闭合电路的磁通量是否发生了变化。

2、产生感应电动势的条件

无论电路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流；电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。

例1、如图所示，有一根通电长直导线MN，通融入向右的电流，另有一闭合线圈P位于导线的正下方，现使线圈P竖直向上运动，问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P 的磁通量是如何变化的？有无感应电流产生？

【解析】根据直线电流磁场的特点，靠近电流处磁场强，远离电流处磁场弱，把线圈P向上的运动分成几个阶段；第一阶段：从开始到线圈刚与直导线相切，磁通量增加；第二阶段：从线圈与直导线相切到线圈直径与直导线重合，磁通量减少；第三阶段：从线圈直径与导线重合到线圈下面与直导线相切，磁通量增加；第四阶段：远离直导线，磁通量减少。

每一个阶段均有感应电流产生。

例2、如图所示能产生感应电流的是 ( )

【解析】A线圈没闭合，无感应电流；B图磁通量增大，电路闭合，有感应电流；C的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D中回路磁通量恒定，无感应电流。

考点三、感应电流的方向判定

1、右手定则

（1）适用范围：适用于导体切割磁感线运动的情况。

（2）方法

伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直从手心进入，大拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

①右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的判定，而楞次定律适用于一切电磁感应现象。

②导体切割磁感线产生感应电流用右手定则简便；变化的磁场产生感应电流用楞次定律简便。

2、楞次定律

（1）内容：

感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（2）适用范围：适用于一切情况的感应电流方向的判断。

（3）楞次定律判定感应电流方向的一般步骤

①明确引起感应电流的原磁场的方向及其分布情况，并用磁感线表示出来；

②分析穿过闭合回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磁场方向，即原磁通量增加，则感应电流磁场方向与原磁场方向相反，反之则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；

④利用安培定则来确定感应电流的方向；

⑤电磁感应现象中判定电势高低时必须把产生感应电动势的导体（或线圈）看成电源，且注意在电源内部感应电流是从电势低处向电势高处流动。若电路断路无感应电流时，可想象为有感应电流，来判定电势的高低。

（4）楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因。要点诠释：

楞次定律的另一表述