9、第1讲电磁感应现象楞次定律

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1.电磁感应现象(Ⅰ)

2.磁通量(Ⅰ)

3.法拉第电磁感应定律(Ⅱ)

4.楞次定律(Ⅱ)

5.自感、涡流(Ⅰ)

[复习指导]

1.了解电磁感应现象，磁通量、自感和涡流的基本概念；能用其解释实际生活中的有关现象。

2.掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能判断感应电流的方向和计算感应电动势的大小。

3.复习时应重视法拉第电磁感应定律的应用，平动、转动切割，单杆与双杆的切割问题，注意处理好与电路、力学、能量守恒等知识综合的问题。

磁通量

(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积。

(2)公式：Φ＝BS。

(3)单位：韦伯(韦)，符号：Wb。

(4)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。

1．对磁通量的理解

(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)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。

(3)合磁通量求法：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

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。

2．关于公式Φ＝BS的理解

(1)适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。

(2)若面积S与磁感应强度B的夹角为θ，则Φ＝BSsinθ。

图9－1－1

其中Ssin θ为面积S在垂直于磁感线方向的投影，称之为“有效面积”。

图9－1－2

(3)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9－1－2所示，S应为线圈面积的一半。

3．磁通量变化的计算

(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS。

(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路中的磁通量的变

化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S。

1. 用均匀导线做成的正方形线圈abcd放在纸面内，其一半放在有理想边界且垂直于纸

面向里的匀强磁场中，如图9－1－3所示，关于穿过线圈的磁通量的说法正确的是()

图9－1－3

A．若线圈以OO′为轴转动，则穿过线圈的磁通量时刻在变化

B．若线圈以OO′为轴转动，则线圈转动90°后磁通量有一段时间为零，直至ab边再次进入磁场

C．若线圈以ab为轴转动，因线圈在垂直于磁场方向的投影面积一直在变化，故穿过

线圈的磁通量一直在变化

D．若线圈以ab为轴转动，开始转动的一段时间内磁通量不变，直至其cd边进入磁场磁通量才开始变化

解析：选AD若线圈以OO′为轴转动，线圈在垂直于磁场方向的投影面积是一直在

变化的，因此穿过线圈的磁通量一直在变化，选项A正确，B错误；若线圈以ab为轴转动，从图示位置转动60°角的过程中，虽然线圈进入磁场部分的面积变大，但在线圈处于磁场中

的部分垂直于磁场方向的投影面积一直不变，所以这段过程中穿过线圈的磁通量不变，一旦cd边进入磁场，整个线圈在垂直于磁场方向的投影面积随时变化，因此穿过线圈的磁通量

发生变化，选项C错误，D正确。

电磁感应现象

1．电磁感应现象

当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。

2．产生感应电流的条件

(1)存在闭合回路。

(2)磁通量发生变化。

1．电磁感应现象的实质

电磁感应现象的实质是产生了感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

2．能量转化

发生电磁感应现象时，是机械能或其它形式的能转化为电能。

2．如图9－1－4所示，将一个矩形小线圈放在一个大匀强磁场中，线圈平面平行于磁

感线，则线圈中有感应电流产生的是()

图9－1－4

A．当矩形线圈做平行于磁感线的平动

B．当矩形线圈做垂直于磁感线的平行移动

C．当矩形线圈绕AB边做转动时

D．当矩形线圈绕BC边做转动时

解析：选C当线圈平行于或垂直于磁感线运动时，穿过的磁通量始终为零，不变化，

无感应电流产生，故A、B不对；当线圈绕AB边转动时，穿过的磁通量变化，故有感应电流产生，C正确；当线圈绕BC边转动时，穿过线圈的磁通量始终为零不变化，故无感应电流，D错。

楞次定律右手定则

1．楞次定律

(1)内容：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)适用范围：一切电磁感应现象。

2．右手定则

(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让

磁感线从掌心进入，并使拇指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流。

楞次定律的理解及应用

(1)楞次定律中“阻碍”的含义：

(2)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产生感应电流的原因。

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”；

③使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；

④阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。

⑤安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用现象对比：

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

3．如图9－1－5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()