学习技巧:“楞次定律”应用的“四步曲”
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“楞次定律”的应用的“四步曲”
“楞次定律”是判断感生电流的方向的规律,是“电磁感应”一章的重点,也是高考的热点。
一、愣次定律的内容
感生电流的方向,总是使自己的磁场阻碍引起感生电流的磁通量的变化。
关键词:感生电流,磁场,阻碍,磁通量,变化。
它的意思是:如果引起感生电流的磁通量在增加,则感生电流的磁场与引起感生电流的磁场方向相反;如果引起感生电流的磁通量在减少,则感生电流的磁场与引起感生电流的磁场方向相同。
二、“楞次定律”的应用的“四步曲”
在应用楞次定律判断感生电流的方向时,通常采取以下四步:
1.确定引起感生电流的磁场(称为原磁场)的方向。
2.确定引起感生电流的磁通量在怎样变化,即是在增加,还是在减少?
3.用楞次定律判断感生电流的方向,即如果原磁场的磁通量在增加,则感生电流的磁场
与原磁场方向相反;如果原磁场的磁通量在减少,则感生电流的磁场与原磁场方向相同。
4.根据感生电流的磁场的方向,用安培定则判定感生电流的方向。
三、“楞次定律”的应用的“四步曲”的程序
在应用楞次定律解题时,上述四步的先后不是固定不变的,其程序通常有以下几种:
1.已知原磁场的方向,求感生电流的方向。
例1.如图1-1所示,一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场中,磁场的方向垂直于线圈所在的平面(纸面)向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图1-2所示,以I 表示线圈中的感生电流,以图1-1中线圈上箭头所示的方向的电流为正方向,则以下的I-t图中正确的是图1-3中的()
图1-1
图1-2
A B
C D
图1-3
解:0-1s,原磁场向里,原磁场的磁通量增加,据楞次定律,感生电流的磁场向外,据安培定则,感生电流方向为负。
1-2s,原磁场向里,原磁场的磁通量减少,据楞次定律,感生电流的磁场向里,据安培定则,感生电流方向为正。
2-3s,原磁场为0,感生电流为0。
3-4s,原磁场向里,原磁场的磁通量增加,据楞次定律,感生电流的磁场向外,据安
培定则,感生电流方向为负。
4-5s,原磁场不变,感生电流为0。
5-6s,原磁场向里,原磁场的磁通量减少,据楞次定律,感生电流的磁场向里,据安
培定则,感生电流方向为正。
综合以上,本题选A。
2.已知感生电流的方向,求原磁场的方向。
例2. 2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到500km/h,可载5人,如图2所示,就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中()
图2
A. 在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后感应电流消失
B. 在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后感应电流仍存在
C. 如B中感应电流的方向如图中所示,则A的N极朝上
D. 如B中感应电流的方向与图中所示的相反,则A的N极朝上
解:由于超导材料电阻为0,所以A错B对。
对于C,已知B中感应电流的方向如图中所示,据安培定则,B的电流的磁场方向
向上,因B放入磁场的过程中,磁通量是增加的,所以B与A的磁场方向相反,应
向下,则A的N极朝下,C错;同样的过程和方法可判断D对。
对于C、D,也可用假设法,设B中感应电流的方向如图中所示,据安培定则,B的
电流的磁场方向向上,如果A的N极朝上,则二者互相吸引而不互相排斥,所以C 错;设B中感应电流的方向与图中所示的相反,据安培定则,B的电流的磁场方向向下,如果A的N极朝上,则二者互相排斥,所以D对。
因此本题选B、D。
3.已知原磁场的方向和感生电流的方向,求导体运动的方向。
例3.两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环。
当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图3所示的感生电流,则()
图3
A. A可能带正电且转速减小
B. A可能带正电且转速增大
C. A可能带负电且转速减小
D. A可能带负电且转速增大
解:用假设法,设A带正电,沿如图所示顺时针转动时,相当于有顺时针的电流,则磁场(原磁场)的方向向里,若转速减小,则电流减小,则B中的磁通量减小,据楞次定律,B中感生电流的磁场与原磁场方向相同,也向里,据安培定则,感生电流方向为顺时针,与图3所示相反,故A错。
同样的过程和方法判断:A带正电且转速增大时,B中感生电流与上述相反,与图3一致,B正确。A带负电且转速减小时,B电流与A相反与图相同;A带负电且转速增大时,B电流与A相同与图相反,所以C对D错。本题选B、C。