1.电磁感应和楞次定律

电磁感应与楞次定律

发现电磁感应现象的背景

1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，受到这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢，不少科学家进行了这方面的探索。英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系．经过 10 年坚持不懈的努力，于 1831 年终于取得了重大的突破，发现了利用磁场产生电流的条件．

磁生电的三个实验

实验1.

实验 2：条形磁铁插入、拔出线圈类型

实验 3：原副线圈类型线圈电路接通、断开；滑动变阻器滑动片左、右滑动．

实验总结：

1．不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生．这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流．

2．产生感应电流的条件：

（1）电路必须闭合；

（2）磁通量发生变化．

3．磁通量发生变化的因素：

由Φ=BSsinθ可知：当①磁感应强度 B 发生变化；②线圈的面积 S 发生变化；③磁感应强度 B 与面积 S 之间的夹角θ发生变化．这三种情况都可以引起磁通量发生变化．

4．举例．

（1）闭合电路的一部分导体切割磁感线：

（2）磁场不变，闭合电路的面积变化：

（3）线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动：

（4）线圈面积不变，磁场不断变化：

例 1．一水平放置的矩形线圈 abcd 在条形磁铁 S 极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，如图 7 所示，位置 1 和 3 都靠近位置 2，则线圈从位置 1 到位置 2 的过程中，线圈内____感应电流，线圈从位置 2 至位置 3 的过程中，线圈内____感应电流。(填：“有”或“无”)

例 2．闭合电路的一部分导线 ab 处于匀强磁场中，图中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是（）

A．都会产生感应电流

B．都不会产生感应电流

C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流

D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流

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阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

2．理解：楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：感应电流的磁场（新产生的磁场）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

3．楞次定律的应用：

严格按以下四步进行：①确定原磁场方向；②判定原磁场如何变化（增大还是减小）；③确定感应电流的磁场方向（增反减同）；④根据安培定则判定感应电流的方向。

4．右手定则：

对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况，右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时，用右手定则更方便一些。

例 1．如图 6 所示，两个同心放置的共面金属圆环 a 和 b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环的磁通量φ a 和φ b 大小关系为：（）

A．φ a < φ b

B．φ a > φ b

C．φ a = φ b

D．无法比较

例 2．如图 9 所示,当变阻器 R 的滑片 P 向右移动时,流过电阻R′的电流方向是________.

例 3．如图 10 所示，在两根平行长直导线 M、N 中，通入同方向同大小的电流，导线框 abcd 和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向为（）

A．沿 abcda 不变 B．沿 adcba 不变

C．由 abcda 变成 adcba D．由 adcba 变成 abcda

例4．一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 12 所示的匀强磁场中运动.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（）

A．逆时针方向逆时针方向 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

三、针对训练

1.物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果,下面关于一些物理学家的贡献说法（）

A.安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力,首次揭示了电与磁的联系

B.奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现,并提出了著名的洛伦兹力公式

C.库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定

律

D.洛伦兹不仅提出了电场的概念,而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场

2．关于磁通量的概念，以下说法正确的是（）

A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大

B．磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过闭合回路的磁通量也越大

C．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零

D．磁通量发生变化时，磁通密度也一定发生变化

3．如图 11 所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为可匀速行进的磁带和绕有线圈的磁头，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象．下面对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是（）

A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应

B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应

C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用

D．录音和放音的主要原理都是电磁感应

4．如图 13，金属环 A、B、C 用细线悬挂，C 环的平面与螺线管垂直且在螺线管中点的正上方，当电键 K 断开

的瞬间，下面说法中正确的是（）

A．A、B 环间距离减小，C 环不动

B．A、B 环间距离增大，C 环不动

C．A、B、C 三个环均不动

D．A、B、C 三个环都朝一个方向摆动

5．如图 14 所示，甲图中线圈 A 的 a、b 端加上如图乙所示的电压时，在 0～t 0 时间内，线圈 B 中感应电流

的方向及线圈 B 的受力方向情况是（）

A．感应电流方向不变

B．受力方向不变

C．感应电流方向改变

D．受力方向改变

6．图 15 中的四个图中，四合金属圆环均静置于光滑的水平面上，圆环的圆心为 O。直导线 ab 固定于同一水平

面上且与金属环绝缘，二者之间的摩擦不计，ab 中通有由 a 至 b 的电流。当 ab 中的电流增大时，金属环向左

平动的是（）

7．如图所示，有一固定的超导体圆环，在其右侧放着一条形磁铁，此时圆环中没有电流．当把磁铁向右方移走时，在超导体圆环中产生了一定的电流（）

A．此电流方向如图中箭头所示，磁铁移走后电流很快消失