第十二篇第一节电磁感应现象楞次定律
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(2)产生感应电流的条件 ①电路闭合. ②磁通量的变换. 三、感应电流方向判断 1.右手定则:伸开右手,是拇指与其 余四个手指_________,
并且都与手掌在同一个平面内;让磁 感线从掌心垂直进入,并使拇指指向 __________的方向,这
时四指所指的方向就
是__________的方向.
如图12-1-1所示.
线框上下两边受到安培力方向虽相反, 但上边所处位置的磁感应强度始终大 于下边所处位置的磁感应强度,故上 边所受的安培力大于下边所受的安培 力,其合力不为零,故C错;由能量 守恒可知下落时一部分机械能会转化 为线框通电发热产生的内能,故线框 的机械能减少,D错.
题型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ究讲练互动
电磁感应现象及其产生条件
【答案】 BC
变式训练 (2011·高考上海卷)如图12-1-9,均 匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同 心共面放置,
图12-1-9
当a绕O点在其所在平面内旋转时,b 中产生顺时针方向的感应电流,且具 有收缩趋势,由此可知,圆环a( ) A.顺时针加速旋转 B.顺时针减速旋转 C.逆时针加速旋转 D.逆时针减速旋转
二、电磁感应 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的_________发生变 化时,电路中有电流产生,这种现象 称之为电磁感应现象.
2.产生感应电动势的条件 (1)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 面的磁通量发生_________,回路中 就有感应电动势,产生感应电动势的 那部分导体相当于__________.
②磁场变化:由于磁场的磁感应强度 发生变化,引起回路磁通量变化. ③面积和磁场同时变化. (2)磁通量的变化及计算应注意的问题 ①磁通量有正负.
可以规定磁感线从某个方向穿入线圈 为正,穿出为负(如图12-1-5).当 线圈在磁场中转过
180°时,B、S不
变,若开始时磁通
量 Φ=BS,则磁
图12-1-5
线框由静止释放, 在下落过程中( ) 图12-1-3
A.穿过线框的磁通量保持不变 B.线框中感应电流方向保持不变 C.线框所受安培力的合力为零 D.线框的机械能不断增大
解析:选B.由通电直导线周围磁感线 的分布规律可知,线框下落过程中穿 过其中的磁感线越来越少,故磁通量 在不断变小,故A错;下落时穿过线 框的磁通量始终减小,由楞次定律可 知感应电流的方向保持不变,故B正 确;
(3)磁通量增加,线圈面积“缩小”,磁通 量减小,线圈面积“扩张”——“增缩减 扩”. (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象).
4.应用楞次定律判断感应电流的方法 楞次定律没有直接告诉感应电流的方 向,它说明的是感应电流的磁场与原 磁场方向之间的关系,即穿过闭合回 路的磁通量增大时,两磁场方向相反; 磁通量减小时,两磁场方向相同.
C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则 线圈中感应电流方向为 a→b→c→d→a
D.若以ab为轴将线圈向上翻转,则 线圈中感应电流方向为 a→d→c→b→a
【思路点拨】 本题考查涉及地磁场 的电磁感应问题,核心工作是进行感 应电流方向的判定,并注意电磁感应 现象产生条件的把握.
【解析】 根据地磁场分布可知:线 圈向东平动时,ba和cd两边切割磁感线, 且两边切割磁感线产生的感应电动势 大小相同,a点电势比b点电势低,A对; 同理,线圈向北平动,则a、b电势相 等,高于c、d两点电势,B错;
以ab为轴将线圈翻转,向下的磁通量 减少了,感应电流的磁场方向应该向 下,再由安培定则知,感应电流的方 向为a→b→c→d→a,则C对,同理得 D项错误. 【答案】 AC
【规律总结】 (1)引起磁通量变化有 三种方式
①面积变化:在磁通量计算公式Φ= BS中,S为闭合线圈在匀强磁场中垂 直磁场方向的有效面积,引起有效面 积变化有两种情况:导体切割磁感线 运动;闭合线圈在磁场中转动.
3.相互联系 (1)应用楞次定律,必然要用到安培定 则; (2)感应电流受到的安培力,有时可以 先用右手定则确定电流方向,再用左 手定则确定安培力的方向,有时可以 直接应用楞次定律的推论确定.
即时应用
2.(2011·高考江苏卷)如图12-1-3 所示,固定的水平长直导线中通有电流I, 矩形线框与导线在同一竖直平面内,且 一边与导线平行.
一、楞次定律的理解及应用 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
3.楞次定律的应用 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减 同”. (2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒 去留”.
通量变化量ΔΦ=-2BS;
围绕磁铁的两个线圈S1、S2面积S2> S1,但通过线圈的合磁通量Φ2<Φ1. ②线圈面积发生变化,磁通量不一定 变化.
如图12-1-6甲,S1是磁场区,S2为 闭合线圈,S2面积增大时,其磁通量 Φ=BS1不变.
如图乙,线圈面积由S1变为S2时,若 垂直于B方向的有效面积不变,则磁 通量不变.
二、楞次定律、右手定则、左手定
则、安培定则的综合应用
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
基本现象
应用的定则或 定律
电磁 感应
部分导体做切割磁感 线运动
闭合回路磁通量变化
右手定则 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.
【解析】 分析该类问题,首先要明 确PQ运动是引起MN运动的原因,然 后根据楞次定律和左手定则判断.由 右手定则PQ向右加速运动,穿过L1的 磁通量向上且增加,由楞次定律和左 手定则可判断MN向左运动,故A错.
若PQ向左加速运动,情况正好和A相 反,故B对.若PQ向右减速运动,由 右手定则,穿过L1的磁通量向上且减 小,由楞次定律和左手定则可判断MN 向右运动,故C对.若PQ向左减速运 动,情况恰好和C相反,故D错.
因此,根据楞次定律判断感应电流的 方向时,应按以下步骤进行: (1)明确闭合电路范围内的原磁场的方 向; (2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化 情况;
(3)根据楞次定律,判定感应电流磁场的 方向; (4)利用安培定则,判断感应电流的方向. 特别提醒:运用楞次定律判定感应电流 的方向可归结为“一原、二感、三电 流”,即①明确原磁场,②确定感应电 流磁场,③判定感应电流方向.
解析:选B.由楞次定律,欲使b中产生 顺时针电流,则a环内磁场应向里减弱 或向外增强,ra环的旋转情况应该是 顺时针减速或逆时针加速.由于b环又 有收缩趋势,说明a环外部磁场向外, 内部向里,故选B.
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楞次定律和左、右手定 则的综合应用
例3 如图12-1-8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,
图12-1-8
当PQ在外力的作用下运动时,MN在 磁场力的作用下向右运动,则PQ所做 的运动可能是( ) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动
C.安培力方向始终与速度方向相反 D.安培力方向始终沿水平方向 【解析】 圆环从位置a运动到磁场分 界线前,磁通量向里增大,感应电流 为逆时针;跨越分界线过程中,磁通 量由向里最大变为向外最大,感应电 流为顺时针;
再摆到b的过程中,磁通量向外减小, 感应电流为逆时针,所以选A;由于 圆环所在处的磁场,上下对称,所受 安培力竖直方向平衡,因此总的安培 力沿水平方向,故D正确. 【答案】 AD
图12-1-6
楞次定律及其推广应用
例2 (2011·高考上海卷)如图12- 1-7,磁场垂直于纸面,磁感应强度 在竖直方向均匀 分布,水平方 向非均匀分布.
图12-1-7
一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆 环拉至位置a后无初速释放,在圆环从 a摆向b的过程中( ) A.感应电流方向先逆时针后顺时针 再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针
例1 北 半 球 地 磁 场 的 竖 直 分 量 向 下.如图12-1-4所示,在北京某中 学实验室的水平桌面上,
图12-1-4
放置边长为L的正方形闭合导体线圈 abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边 沿东西方向.下列说法中正确的是 () A.若使线圈向东平动,则a点的电势 比b点的电势低 B.若使线圈向北平动,则a点的电势 比b点的电势低
图12-1-1
2.楞次定律 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.
名师点拨:右手定则一般用于判断部 分导体切割磁感线产生的感应电流方 向,而楞次定律一般用于由于B变化 或θ角变化而引起的感应电流的方向 判断.
要点透析直击高考
即时应用 1.(2010·高考上海卷)如图12-1-2, 金属环A用轻绳悬挂, 与长直螺线管共轴, 并位于其左侧.
图12-1-2
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.
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. 答案:左 收缩
第十二章 电磁感应
第一节 电磁感应现象 楞次定律
基础梳理自学导引
一、磁通量 1.概念:磁感应强度B与面积S的 ________. 2.计算
(1) 公式: =___________.
(2)适用条件:①均强感应;②S是 __________磁场中的有效面积. (3)单位:韦伯(Wb),1 Wb=_______. 3.意义:穿过某一面积的磁感线的 _________. 4.标矢性:磁通量是_______,但有 负、正.