物理第十章 電磁感應(yīng) 27 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律

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1、第第2727講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.磁通量(1)定義:與垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的的乘積,叫穿過這個(gè)面的磁通量,簡稱磁通。用字母表示。(2)大小:在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)BS時(shí),=;當(dāng)BS時(shí),磁通量為。不垂直時(shí),取S在與B垂直方向上的投影。(3)單位:,符號(hào):。磁感應(yīng)強(qiáng)度B 面積S BS 0韋伯Wb-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升特別提醒:磁通量是標(biāo)量,卻有正、負(fù)之分。若規(guī)定磁感線從線圈平面的a面穿入為正,則從它的反面b面穿入用負(fù)表示,磁通量概念是學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)。由=BS,可以得到。通過某一平面

2、的磁通量的大小,可以用穿過這一平面的磁感線條數(shù)的多少來形象表示。因此,磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義叫磁通量密度或磁通密度,其單位可表示為Wb/m2。當(dāng)穿過某個(gè)面有方向相反的磁場,則不能直接用=BS。應(yīng)考慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.磁通量的變化量:=2-1開始和轉(zhuǎn)過180時(shí)平面都與磁場垂直,穿過平面的磁通量是不同的,一正一負(fù),=-2BS,而不是零。3.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:只要穿過閉合電路的發(fā)生變化,即0,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。4.產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì):電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生,如果回路閉合,則產(chǎn)生;如果回路不閉合,則只有,

3、而無。磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.我國的嫦娥二號(hào)探月衛(wèi)星在發(fā)射1533s后進(jìn)入近地點(diǎn)高度為200km的地月轉(zhuǎn)移軌道。假設(shè)衛(wèi)星中有一邊長為50cm的正方形導(dǎo)線框,由于衛(wèi)星的調(diào)姿由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向,此處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=410-5T,方向如圖所示,該過程中磁通量的改變量的大小是Wb。1.410-5-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為l,匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為(

4、)A解析:本題是單一方向的勻強(qiáng)磁場,正方形線圈中有磁感線穿過的部分,且與磁感線垂直的面積才是有效面積,本題的正確答案是A。-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運(yùn)動(dòng)中,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()B解析:A中線框的磁通量沒有變化,因此沒有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢,也可以理解為左右兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相反。B中線框轉(zhuǎn)動(dòng),線框中磁通量變化,這就是發(fā)電機(jī)模型,有感應(yīng)電流。C、D中線圈平面和B平行,沒有磁通量,更沒有磁通量的變化,即沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。-9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,

5、其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中,一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,角同時(shí)也減小C.ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(090)A解析:設(shè)此時(shí)回路面積為S,據(jù)題意,磁通量=BScos,對(duì)A,S增大,減小,cos增大,則增大,A正確。對(duì)B,B減小,減小,cos增大,可能不變,B錯(cuò)誤。對(duì)C,S減小,B增大,可能不變,C錯(cuò)誤。對(duì)D,S增大,B增大,增大,cos減小,可能不變,D錯(cuò)誤。故只有A正確。-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組

6、突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.用=BS計(jì)算磁通量要注意,公式=BS適用條件勻強(qiáng)磁場,面積S為線圈垂直磁感線平面的有效投影面積。2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程(1)確定研究的閉合回路。(2)明確回路內(nèi)的磁場分布,并確定該回路的磁通量。-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的的變化。(2)適用范圍:適用于一切回路變化的情況。2.右手定則(1)使用方法:讓磁感線穿入,大拇指指向的方向,其余四指指向的方向。(2)適用范圍:適用于切割磁感線的情況。阻礙磁通量磁通量右手手心導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流部分導(dǎo)體-12-基礎(chǔ)夯

7、實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,水平桌面上放有一個(gè)閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一個(gè)條形磁鐵。當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動(dòng)時(shí),下列判斷正確的是()A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對(duì)桌面壓力減小B.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢,對(duì)桌面壓力減小C.鋁環(huán)有收縮趨勢,對(duì)桌面壓力增大D.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢,對(duì)桌面壓力增大 答案解析解析關(guān)閉當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動(dòng)時(shí),穿過鋁環(huán)的磁通量在減小,根據(jù)楞次定律可得,鋁環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場會(huì)阻礙磁通量的減小,故鋁環(huán)一方面有讓其面積變大的趨勢,也可以說鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢;另一方面鋁環(huán)有使其磁場變大的趨勢,即靠近條形磁鐵的趨勢,故鋁環(huán)對(duì)桌面的壓力會(huì)變小,B正確;也可

8、以換一個(gè)角度考慮這個(gè)問題:當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動(dòng)時(shí),把鋁環(huán)看成一匝螺線管,則在鋁環(huán)的上面會(huì)產(chǎn)生與條形磁鐵下端相反的磁極,二者相互吸引,故鋁環(huán)對(duì)桌面的壓力變小。 答案解析關(guān)閉B-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是 ()A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大D-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提

9、升核心剖析歸納提升解析:通過螺線管b的電流如圖所示,根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小,電路電流增大,所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,線圈a中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上,再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針方向,A錯(cuò)誤;由于螺線管b中的電流增大,所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng),線圈a中的磁通量應(yīng)變大,B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈a將阻礙磁通量的增大,因此線圈a有縮小的趨勢,線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大,C錯(cuò)誤,D正確。-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示

10、,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是()A.PQRS中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B.PQRS中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向C.PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向D.PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 答案解析解析關(guān)閉因?yàn)镻Q突然向右運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,PQRS中有沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,穿過

11、T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中有沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故只有D選項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉D-16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.(多選)兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,在導(dǎo)軌上導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動(dòng)。當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是()A.CD內(nèi)有電流通過,方向是DCB.CD向左運(yùn)動(dòng)C.磁場對(duì)CD作用力向左D.磁場對(duì)AB作用力向左 答案解析解析關(guān)閉為了判斷CD內(nèi)電流方向,首先判斷AB內(nèi)的電流方向,因?yàn)锳B在外力F作用下向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則判斷可知電流的方向是BA,AB起著電源作用,電流從A端流出,回路的電流

12、方向是BADCB,所以選項(xiàng)A正確,由右手定則可知D也正確。 答案解析關(guān)閉AD-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.應(yīng)用楞次定律判斷流程 2.應(yīng)用楞次定律處理電磁感應(yīng)問題的常用方法(1)常規(guī)法:根據(jù)原磁場方向及磁通量變化情況,應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向,利用安培定則判斷出感應(yīng)電流方向,利用左手定則判斷導(dǎo)體受力和運(yùn)動(dòng)趨勢。(2)效果法:由楞次定律可知,感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,根據(jù)“阻礙”的原則,直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢做出判斷。(3)口訣法:即“增反減同,來拒去留,增縮減擴(kuò)”。-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.楞次定律中“阻礙”的

13、含義 -19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄侩姶鸥袘?yīng)的產(chǎn)生條件。2.實(shí)驗(yàn)原理穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。3.實(shí)驗(yàn)器材蹄形磁鐵、導(dǎo)線棒、導(dǎo)線若干、靈敏電流表、大線圈、小線圈、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、直流電源。-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升4.實(shí)驗(yàn)電路與步驟(1)探究導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升(2)探究磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流-22-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升(3)模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)-23-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升1.(實(shí)驗(yàn)原理)下圖為探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生條件

14、的實(shí)驗(yàn)電路之一,圖中還有、兩條導(dǎo)線沒有接好,為了能順利完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),導(dǎo)線應(yīng)接在(選填“a”或“b”),再接好導(dǎo)線。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),開關(guān)閉合瞬間,電流計(jì)指針向右偏,現(xiàn)保持開關(guān)閉合,滑動(dòng)變阻器滑片P迅速向右滑動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針應(yīng)向(選填“左”或“右”)偏。答案 a左解析 電流計(jì)與線圈B相連,線圈A與電源構(gòu)成回路,故導(dǎo)線應(yīng)與a相連;滑片P向右滑動(dòng),電流變小,與閉合瞬間電流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向相反。-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.(實(shí)驗(yàn)操作)下圖是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)所需的器材,用實(shí)線將帶有鐵芯的小線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成回路,將小量程電流表和大螺線圈B連接成回路。并列舉出實(shí)驗(yàn)中改變回路的磁

15、通量,使回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式:(1) ;(2) ;(3)。答案 實(shí)物連接見解析圖;(1)將小線圈A插入大線圈B中;開關(guān)閉合(或斷開)瞬間;(2)閉合開關(guān),將小線圈A插入大線圈B(或從大線圈B中取出);(3)閉合開關(guān),將小線圈A插入大線圈B中后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。-25-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升解析 小線圈A、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)組成一個(gè)回路;大線圈B與電流表組成一個(gè)閉合回路,如圖所示。小線圈A放在大線圈B內(nèi),當(dāng)小線圈A中的電流發(fā)生變化時(shí),大線圈B處的磁場也發(fā)生變化,進(jìn)而使穿過大線圈B的磁通量發(fā)生變化,大線圈B與電流表組成的閉合回路中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流,所以采取的方式只要能夠改變

16、A中的電流就可以了。-26-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升3.(實(shí)驗(yàn)探究)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件,發(fā)現(xiàn)將條形磁鐵快速插入(或拔出)線圈時(shí),甲圖中的電流表發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn),乙圖中的小燈泡始終不發(fā)光(檢查電路沒有發(fā)現(xiàn)問題),試分析小燈泡不發(fā)光的原因: 。答案 通過燈泡的電流太小-27-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄扛袘?yīng)電流方向的規(guī)律。2.實(shí)驗(yàn)原理感應(yīng)電流的磁場方向阻礙原磁場磁通量的變化。3.實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵、靈敏電流表、線圈、干電池、定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干。-28-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定線圈導(dǎo)線繞向,

17、仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)用線圈導(dǎo)線的繞向,用白線把繞向標(biāo)識(shí)好,如圖1所示。(2)用干電池確定電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系,電路圖如圖2所示。-29-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升(3)探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈中拔出,分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。-30-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表格 -31-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升1.(實(shí)驗(yàn)原理)如圖所示,在圖甲中,G為指針在中央的靈敏電流表連接在直流電路中時(shí)的偏轉(zhuǎn)情況。今把它與一線圈串聯(lián)進(jìn)行電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn),則圖乙中的條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向是,圖丙中電流計(jì)的指針從中央向偏轉(zhuǎn),圖丁中的條

18、形磁鐵上端為極。答案 向下右N解析 題圖乙中流過電流計(jì)的電流方向是自左向右,說明穿過線圈的磁通量是向上增大,故條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向向下;圖丙中穿過線圈的磁通量是向下增大,可知流過電流計(jì)的電流方向是自右向左,電流計(jì)向右偏轉(zhuǎn);圖丁中流過電流計(jì)的電流方向是自右向左,說明穿過線圈的磁通量是向上減小,條形磁鐵上端為N極。-32-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.(實(shí)驗(yàn)操作)(多選)下列各圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖,各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況,其中與事實(shí)相符的是()CD解析:A圖中磁鐵向下運(yùn)動(dòng),穿過線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場的增加,方向向上,再由安培定則可以判斷A中感應(yīng)電流的方向與圖中相反,所以A錯(cuò),同理得B錯(cuò),C、D正確。