第9章《电磁感应》

第九章电磁感应

第1讲电磁感应现象楞次定律

1.概念：与磁场方向垂直的面积与B的乘积．2．公式：Φ＝BS.

3．单位：1 Wb＝1_T·m2.

4．公式的适用条件：

①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.

1.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)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．

(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．

3．产生电磁感应现象的实质：电磁感应现象的实质是产生感应电动势，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．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

(1)磁通量是标量，但有正、负之分．()

(2)磁通量与线圈的匝数无关．()

(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．()

(4)电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流．()

答案(1)√(2)√(3)×(4)×

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

(1)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．()

(2)感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化．()

(3)穿过不闭合回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．()

(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√

基础自测

图9－1－1

1．(单选)如图9－1－1所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()．

A．逐渐变大B．逐渐减小

C．始终为零D．不为零，但始终保持不变

解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化．故C正确．

答案C

2．(单选)(2015·宁波市期末)如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()．

解析根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，只有选项B正确．

答案B

图9－1－2

3．(单选)如图9－1－2所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()．

A．线圈中通以恒定的电流

B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动

C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动

D．将电键突然断开的瞬间

解析当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环A的磁通量不发生变化，不会产生感应电流．

答案A

图9－1－3

4．(单选)如图9－1－3所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数

(示数不为零称有读数)()．

A．无、无、无B．无、有、有

C．无、有、无D．有、有、有

解析应注意到产生感应电动势及感应电流的条件，同时还应了解电压表的工作原理．由于穿过三角形导线框的磁通量不变，所以框中没有感应电流产生；由于ab边和bc边均做切割磁感线的运动，所以均将产生b端为正极的感应电动势，a、b两点间有电势差；由于没有电流流过电压表，所以其表头指针将不发生偏转，即电压表无读数(示数为零)．综上所述：应选C.

答案C

图9－1－4

5．(单选)某实验小组用如图9－1－4所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是()．

A．a→G→b

B．先a→G→b，后b→G→a

C．b→G→a

D．先b→G→a，后a→G→b

解析①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．

②明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加．

③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．

④应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：b→G→a.

同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可

得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.

答案D

热点一电磁感应现象的判断

1．判断电磁感应现象是否发生的一般流程

2．磁通量发生变化的三种常见情况

(1)磁场强弱不变，回路面积改变；

(2)回路面积不变，磁场强弱改变；

(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．

【典例1】

图9－1－5

如图9－1－5所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()．

A．ΔΦ1>ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现

B．ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现

C．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现

D．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现

解析设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ，金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题

可知：ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对．

答案C

反思总结加深对磁通量概念的理解，走出误区

(1)磁通量是一个双向标量，考虑通过某个面内的磁通量时，应取磁通量的代数和．

(2)利用Φ＝BS求磁通量时，S应为某平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．【跟踪短训】

图9－1－6

1．如图9－1－6所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()．

A．ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)

解析设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cos θ，对A，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确，对B，B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误．对C，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误．对D，S增大，B 增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误．故只有A正确．

答案A

热点二楞次定律的理解及应用

1．判断感应电流方向的“四步法”