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第1讲电磁感应现象楞次定律一电磁感应现象二楞次定律和右手定则知识梳理考点一楞次定律深化拓展考点二安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用知识梳理一、电磁感应现象1.磁通量(1)概念: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与B的乘积。(2)公式:Φ=①BS。(3)单位:1Wb=②1T·m2。(4)公式的适用条件:a.匀强磁场;b.磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。(5)物理意义:穿过面积S的③磁感线条数。2.产生感应电流的条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量④发生变化。(2)产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生⑤感应电动势,如果回路闭合则产生⑥感应电流;如果回路不闭合,则只有⑦感应电动势,而无⑧感应电流。二、楞次定律和右手定则 1.如图所示,在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环,穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较 (A) A.ΦAΦBB.ΦAΦBC.ΦA=ΦBD.不能确定解析磁通量Φ=Φ内-Φ外,对A、B两环,Φ内相同;而对于Φ外,B的大于A的,所以ΦAΦB,故答案为A。2.如图所示,通电直导线MN与矩形金属线框abcd位于同一平面内,导线中的电流方向如图所示。若导线中的电流增大,下列说法正确的是 (D) A.穿过线框的磁通量始终为零B.穿过线框的磁通量变小C.ab边感应电流的方向为b→aD.ab边受到的安培力方向向右解析根据右手螺旋定则可判断出,通电直导线MN在其右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里,导线中的电流增大,磁场的磁感应强度增强,穿过线框的磁通量增大,故A、B均错误;线框中磁通量增大,感应电流产生的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,根据右手螺旋定则知,线框中感应电流方向为逆时针,即a→b→c→d→a,故C错误;根据感应电流方向及左手定则可判断出,线框ab边受到的安培力方向向右,故D正确。3.如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看) (C)A.沿顺时针方向B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向C.沿逆时针方向D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向解析条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中向右的磁通量一直增加,根据楞次定律和安培定则知,环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向,C对。4.某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图所示,若发现钻头M突然向右运动,则可能是 (A)A.开关S由断开到闭合的瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.保持开关S闭合,变阻器滑片P加速向右滑动D.保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速向右滑动解析由楞次定律知开关由断开到闭合瞬间,结合安培定则和楞次定律分析可知,钻头与电磁铁相互排斥,A正确;同理可知B错误;变阻器滑片P向右无论加速还是匀速运动,电磁铁中电流都减弱,穿过M上线圈的磁通量减小,由楞次定律知M中产生顺时针方向的感应电流(从M左侧看),M向左运动,C、D错误。深化拓展考点一楞次定律1.楞次定律中“阻碍”的含义谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁场本身如何阻碍当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响2.判断感应电流方向的“四步法” 3.楞次定律的拓展(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”。(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”。 1-1某实验小组用如图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 (D) A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.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明确回路中磁通量变化的情况: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:电流方向为b→G→a。同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中,向下的磁通量减小,线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视),电流方向为a→G→b,故D正确。1-2(多选)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时 (AD) A.P、Q将互相靠拢B.P、Q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g解析解法一设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中感应电流的方向,根据左手定则可判断出P、Q所受安培力的方向,可见P、Q将互相靠拢。由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律可知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g。当下端为S极时,可得到同样的结果。 解法二根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因,本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以P、Q将互相靠拢,且磁铁的加速度小于g。考点二安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用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)→右手定则;(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则。 2-1(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是 (BC)A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动解析MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处产生的磁场垂直纸面向里 MN中的感应电流方向由M→N L1中感应电流的磁场方向向上 ;若L2中磁场方向向上减弱 PQ中电流为Q→P且减小 PQ向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强 PQ中电流为P→Q且增大 PQ向左加速运动。22LL中磁场方向向上减弱中磁场方向向下增强2-2如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中 (D)A.有感应电流,且B被A吸引B.无感应电流C.可能有,也可能没有感应电流D.有感应电流,且B被A排斥解析MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的左端为N极,且所产生磁场的磁感应强度逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的(内部)磁场方向向右,B被A排斥,故D正确。