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高中物理电磁感应教案

发表时间:2021-03-01

高考物理电磁感应现象楞次定律知识点总结复习。

一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划,高中教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助授课经验少的高中教师教学。高中教案的内容具体要怎样写呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“高考物理电磁感应现象楞次定律知识点总结复习”,欢迎您参考,希望对您有所助益!

电磁感应现象楞次定律

知识要点:
一、电磁感应现象:
1、只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生感应电流,如果电路不闭合只会产生感应电动势。
这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,是1831年法拉第发现的。
回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化,因此研究磁通量的变化是关键,由磁通量的广义公式中(是B与S的夹角)看,磁通量的变化可由面积的变化引起;可由磁感应强度B的变化引起;可由B与S的夹角的变化引起;也可由B、S、中的两个量的变化,或三个量的同时变化引起。
下列各图中,回路中的磁通量是怎么的变化,我们把回路中磁场方向定为磁通量方向(只是为了叙述方便),则各图中磁通量在原方向是增强还是减弱。
(1)图:由弹簧或导线组成回路,在匀强磁场B中,先把它撑开,而后放手,到恢复原状的过程中。
(2)图:裸铜线在裸金属导轨上向右匀速运动过程中。
(3)图:条形磁铁插入线圈的过程中。
(4)图:闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中。

(5)图:同一平面内的两个金属环A、B,B中通入电流,电流强度I在逐渐减小的过程中。
(6)图:同一平面内的A、B回路,在接通K的瞬时。
(7)图:同一铁芯上两个线圈,在滑动变阻器的滑键P向右滑动过程中。
(8)图:水平放置的条形磁铁旁有一闭合的水平放置线框从上向下落的过程中。
2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,可以产生感应电动势,感应电流,这是初中学过的,其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。
3、产生感应电动势、感应电流的条件:导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体内就产生感应电动势;穿过线圈的磁量发生变化时,线圈里就产生感应电动势。如果导体是闭合电路的一部分,或者线圈是闭合的,就产生感应电流。从本质上讲,上述两种说法是一致的,所以产生感应电流的条件可归结为:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

二、楞次定律:
1、1834年德国物理学家楞次通过实验总结出:感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
即磁通量变化感应电流感应电流磁场磁通量变化。
2、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时,用楞次定律判断感应电流的方向。
楞次定律的内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化。
楞次定律是判断感应电动势方向的定律,但它是通过感应电流方向来表述的。按照这个定律,感应电流只能采取这样一个方向,在这个方向下的感应电流所产生的磁场一定是阻碍引起这个感应电流的那个变化的磁通量的变化。我们把“引起感应电流的那个变化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以简单表达为:感应电流的磁场总是阻碍原磁通的变化。所谓阻碍原磁通的变化是指:当原磁通增加时,感应电流的磁场(或磁通)与原磁通方向相反,阻碍它的增加;当原磁通减少时,感应电流的磁场与原磁通方向相同,阻碍它的减少。从这里可以看出,正确理解感应电流的磁场和原磁通的关系是理解楞次定律的关键。要注意理解“阻碍”和“变化”这四个字,不能把“阻碍”理解为“阻止”,原磁通如果增加,感应电流的磁场只能阻碍它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通还是要增加的。更不能感应电流的“磁场”阻碍“原磁通”,尤其不能把阻碍理解为感应电流的磁场和原磁道方向相反。正确的理解应该是:通过感应电流的磁场方向和原磁通的方向的相同或相反,来达到“阻碍”原磁通的“变化”即减或增。楞次定律所反映提这样一个物理过程:原磁通变化时(原变),产生感应电流(I感),这是属于电磁感应的条件问题;感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场(感),这就是电流的磁效应问题;而且I感的方向就决定了感的方向(用安培右手螺旋定则判定);感阻碍原的变化——这正是楞次定律所解决的问题。这样一个复杂的过程,可以用图表理顺如下:
楞次定律也可以理解为:感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因,即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍,闭合电路就会努力实现这种过程:
(1)阻碍原磁通的变化(原始表速);
(2)阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”,具体表现为:若产生感应电流的回路或其某些部分可以自由运动,则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化;若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发生相对运动,而回路的面积又不可变,则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动,而回路将发生与磁体同方向的运动;
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势;
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)。
利用上述规律分析问题可独辟蹊径,达到快速准确的效果。如图1所示,在O点悬挂一轻质导线环,拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入,判断在插入过程中导环如何运动。若按常规方法,应先由楞次定律判断出环内感应电流的方向,再由安培定则确定环形电流对应的磁极,由磁极的相互作用确定导线环的运动方向。若直接从感应电流的效果来分析:条形磁铁向环内插入过程中,环内磁通量增加,环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增加,由磁通量减小的方向运动。因此环将向右摆动。显然,用第二种方法判断更简捷。
应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤:
(1)查明原磁场的方向及磁通量的变化情况;
(2)根据楞次定律中的“阻碍”确定感应电流产生的磁场方向;
(3)由感应电流产生的磁场方向用安培表判断出感应电流的方向。

3、当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,用右手定则可判定感应电流的方向。
运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情况下,不如用右手定则判定的方便简单。反过来,用楞次定律能判定的,并不是用右手定则都能判定出来。如图2所示,闭合图形导线中的磁场逐渐增强,因为看不到切割,用右手定则就难以判定感应电流的方向,而用楞次定律就很容易判定。
要注意左手定则与右手定则应用的区别,两个定则的应用可简单总结为:“因电而动”用右手,“因动而电”用右手,因果关系不可混淆。

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高考物理基础知识要点复习 电磁感应现象楞次定律


20xx届高三物理一轮复习全案:5.1电磁感应现象楞次定律(选修3-2)

【高考目标定位】

考纲点击

热点提示

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

1.感应电流的产生及方向的判断

2.法拉第电磁感应定律的应用,以选择题和计算题为主,通常结合电路、力学、能量转化与守恒等知识

3.对电磁感应图像问题的考查主要以选择题为主,是常考知识点

【考纲知识梳理】一、电磁感应现象1、产生感应电流的条件:只要闭合回路中磁通量发生变化即△Φ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.2、磁通量变化的常见情况(Φ改变的方式):(1)线圈所围面积发生变化,闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致Φ变化;其实质也是B不变而S增大或减小(2)线圈在磁场中转动导致Φ变化。线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。(3)磁感应强度B随t(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数;或闭合回路变化导致Φ变化3、产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.4、电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合,则只能出现感应电动势,而不会形成持续的电流.

二、楞次定律和右手定则

1、楞次定律

(1)内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.

(2)适用情况:所有电磁感应现象

2、右手定则(1)伸开右手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指指向导线运动的方向,四指所指的方向即为感应电流方向(电源).

(2)适用情况:导体做切割磁感线产生感应电流

【要点名师精解】

一、楞次定律的理解

1、楞次定律中“阻碍”两字的含义:(1)谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍原磁通量;(2)阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身;(3)如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”;(4)结果如何?阻碍不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增加的还是增加,减少的还是减少.

!--?xml:namespaceprefix=vns=urn:schemas-microsoft-com:vml/--【例1】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,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动.则PQ所做的运动可能是A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动解析:当MN在磁场力作用下向右运动,根据左手定则可在通过MN的电流方向为MàN,故线圈B中感应电流的磁场方向向上;要产生该方向的磁场,则线圈A中的磁场方向向上,磁场感应强度则减弱;磁场方向向下,磁场强度则增加.若是第一种情况,则PQ中感应电流方向QàP,且减速运动,所以PQ应向右减速运动;同理,则向右加速运动.故BC项正确.答案:BC

名师点评:二次感应问题是两次利用楞次定律进行分析的问题,能够有效考查对楞次定律的理解是准确、清晰。要注意:B线圈中感应电流的方向决定A线圈中磁场的方向,B线圈中电流的变化情况决定A线圈中磁通量的变化情况,把握好这两点即可结合楞次定律顺利解决此类问题

二、感应电流方向的判断

1、楞次定律判定感应电流方向的一般步骤

基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,(1)明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何;(2)确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增还是减)(3)根据楞次定律确定感应电流磁场的方向.(4)再利用安培定则,根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向.2、规律比较!--?xml:namespaceprefix=wns=urn:schemas-microsoft-com:office:word/--【例2】(09年山东卷):office:smarttags/--100m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时,海水自西向东流,流速为2m/s。下列说法正确的是A.河北岸的电势较高B.河南岸的电势较高C.电压表记录的电压为9mVD.电压表记录的电压为5mV【答案】BD【解析】海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为:自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场。根据右手定则,右岸即北岸是正极电势高,南岸电势低,D对C错。根据法拉第电磁感应定律V,B对A错。【命题意图与考点定位】导体棒切割磁场的实际应用题。2、(20xx·全国卷2)18.如图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属统一加线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为、和,则A.>>B.C.>>D.【答案】D【解析】线圈从a到b做自由落体运动,在b点开始进入磁场切割磁感线所有受到安培力,由于线圈的上下边的距离很短,所以经历很短的变速运动而进入磁场,以后线圈中磁通量不变不产生感应电流,在c处不受安培力,但线圈在重力作用下依然加速,因此从d处切割磁感线所受安培力必然大于b处,答案D。【命题意图与考点定位】线圈切割磁感线的竖直运动,应用法拉第电磁感应定律求解。

3.(09·浙江·17)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为、阻值为的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在点,并可绕点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是(B)

A.

B.

C.先是,后是

D.先是,后是

解析:由楞次定律,一开始磁通量减小,后来磁通量增大,由“增反”“减同”可知电流方向是。

4.(09·上海物理·13)如图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有__________(填收缩、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。

答案:收缩,变小

解析:由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。

5、(08·全国Ⅰ·20)矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,下列各图中正确的是(D)

解析:0-1s内B垂直纸面向里均匀增大,则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流,方向为逆时针方向,排除A、C选项;2s-3s内,B垂直纸面向外均匀增大,同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向,排除B选项,D正确。

a

b

6、(08·全国Ⅱ·21)如图,一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场;一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直,ba的延长线平分导线框.在t=0时,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度,取逆时针方向为正.下列表示i-t关系的图示中,可能正确的是(C)

解析:从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中,线框切割磁感线的有效长度逐渐增大,所以感应电流也逐渐拉增大,A项错误;从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时,切割磁感线有效长度不变,故感应电流不变,B项错;当正方形线框下边离开磁场,上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中,磁通量减少的稍慢,故这两个过程中感应电动势不相等,感应电流也不相等,D项错,故正确选项为C。

7、(08·四川·17)在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动。开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面(B)

A.维持不动B.将向使α减小的方向转动

C.将向使α增大的方向转动D.将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小

解析:由楞次定律可知,当磁场开始增强时,线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁通量的增加,而线圈平面与磁场间的夹角越小时,通过的磁通量越小,所以将向使减小的方向转动.

【考点精题精练】1、(20xx·北京东城区二模)如图所示,甲、乙都是完全相同的闭合正方形导线框,a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域,只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方相同高度处同时由静止释放,穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是()A.落地时甲框的速度比乙框小B.落地时甲框的速度比乙框大C.落地时甲乙两框速度相同D.穿过磁场的过程中甲、乙线框中产生热量相同2、(20xx·北京市宣武区二模)如图所示,只有在两平行虚线间的区域内存在着匀强磁场B,闭合直角三角形圈abc的ab边与磁场的边界虚线平行,而且bc边的长度恰好和两平行直线之间的宽度相等。当线圈以速度v匀速地向右穿过该区域时,下列四个图像中的哪一个可以定性地表示线圈中感应电流随时间变化的规律(C)

3、(20xx·浙江省台州市高三第二次调考)如图所示,空间分布着宽为L,垂直于纸面向里的匀强磁场.一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域.规定逆时针方向为电流的正方向,则感应电流随位移变化的关系图(i-x)正确的是B

4、(20xx·江苏盐城中学高三一模)如图所示,金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上,棒与框架接触良好,匀强磁场竖直向下。从某时刻开始磁感应强度均匀增加,同时施加一个水平外力F使金属棒ab保持静止,则F

A.方向向右,且为恒力

B.方向向右,且为变力

C.方向向左,且为变力

D.方向向左,且为恒力

5、水平光滑的平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd,两棒用绝缘细线系住,开始时匀强磁场的方向如图甲所示,而磁感应强度B随时间t的变化如图所示,不计ab、cd间电流的相互作用,则细线中的张力()A.在0到t0时间内逐渐增大B.在0到t0时间内逐渐减小C.在0到t0时间内不变D.在t0到t1时间内为零

答案BD6、边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动,穿过方向如图的有界匀强磁场区域,磁场区域的宽度为d(d>L).已知ab边进入磁场时,线框的加速度恰好为零.则线框进入磁场和穿出磁场的过程相比较,有()A.产生的感应电流方向相同B.受的安培力方向相反C.进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间D.进入磁场过程中产生的热量少于穿出磁场过程产生的热量

答案:D7、如图所示,两块金属板水平放置,与左侧水平放置的线圈通过开关K用导线连接.压力传感器上表面绝缘,位于两金属板间,带正电小球静置于压力传感器上,均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈.K未接通时传感器的示数为lN,K闭合后传感器的示数变为2N.则磁场的变化情况可能是()A.向上均匀增大B.向上均匀减小C.向下均匀减小D.向下均匀增大

AC8、如图所示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行,设整个电路总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是(AC)

R

a

b

v

A.ab杆中的电流强度与速率v成正比B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C.电阻R上产生的电热功率与速率v成正比D.外力对ab杆做功的功率与速率v成正比9、物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是(A)A.牛顿发现了万有引力定律B.牛顿通过实验测出了引力常量C伽利略发现了行星运动的规律D.洛伦兹发现了电磁感应定律10、如图,与直导线AB共面的轻质闭合金属圆环竖直放置,两者彼此绝缘,环心位于AB的上方。当AB中通有由A至B的电流且强度不断增大的过程中,关于圆环运动情况以下叙述正确的是(A)

I

A

B

A.向下平动B.向上平动C.转动:上半部向纸内,下半部向纸外D.转动:下半部向纸内,上半部向纸外11、绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合电键的瞬间,铝环向上跳起.若保持电键闭合,则(CD)A.铝环不断升高B.铝环停留在某一高度C.铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变12、物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中,利用电磁感应原理工作的是(B)A.回旋加速器B.电磁炉C.质谱仪D.示波管13、如图a所示,虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场,直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。设线框中感应电流方向以逆时针为正,那么在图b中能正确描述线框从图a中所示位置开始转动一周的过程中,线框内感应电流随时间变化情况的是(A)

高考物理基础知识归纳:电磁感应现象 楞次定律


第1课时电磁感应现象楞次定律

基础知识归纳
1.磁通量
(1)定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.
(2)定义式:Φ=BS.
说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向的夹角.
(3)磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:从正、反两面哪个面穿入,若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.
(4)单位:韦伯,符号:Wb.
(5)磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.
(6)磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.
①磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则
ΔΦ=Φ2-Φ1=BΔS
②磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔBS
③磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1
2.电磁感应现象
利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.
(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.
(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.
3.楞次定律
(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.
(2)右手定则
①适用范围:导线切割磁感线产生感应电动势.
②判定方法:伸开右手,让大拇指与四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过掌心,大拇指指向导线运动的方向,其余四指所指方向即为感应电流的方向.
(3)楞次定律的另一种表述
感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:
①阻碍原磁通量的变化;
②阻碍物体间的相对运动;
③阻碍原电流的变化(自感).
重点难点突破
一、产生感应电流和产生感应电动势的条件是否相同
电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则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.
二、磁通量是标量,为什么有正负
任何一个面都有正、反两个面,磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正.反之,则磁通量为负.所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和.
三、如何理解楞次定律中“阻碍”一词
1.谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量.
2.阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.
3.如何阻碍——原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.
4.阻碍的结果——阻碍并不是阻止,结果是增加的最终还得增加,减少的最终还得减少.
典例精析
1.楞次定律阻碍相对运动
【例1】如图甲所示,光滑固定导轨MN、PQ水平放置,两根导体棒a、b平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当条形磁铁从高处下落接近回路时()
A.导体棒a、b将互相靠拢
B.导体棒a、b将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
【解析】以N极向下为例:
第一步,原磁场方向:向下(如图乙所示).
第二步,原磁通量变化:增加.
第三步,判断感应电流的磁场方向:感应电流的磁场与原磁场方向相反(向上).
第四步,判断感应电流的方向:利用安培定则确定,俯视为逆时针.
知道了导体棒a、b中的电流方向,就可根据左手定则判断受力方向:a受力向右下方,b受力向左下方,所以导体棒a、b将互相靠拢,同时对导轨的压力增加.根据牛顿第三定律,磁铁受到向上的阻力作用,则加速度小于g.所以选项A、D正确.
【答案】AD
【思维提升】此题若直接利用“阻碍相对运动”容易错误判断为导体棒a、b将互相远离.但仍可用阻碍磁通量变化判断,即磁铁下落,闭合回路磁通量增加,故a、b棒会靠拢.
【拓展1】如图所示,一水平放置的圆形通电线圈1固定,从上向下看电流方向为逆时针方向,另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落.在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴,则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈1的正下方过程中,从上往下看线圈2(BD)
A.有顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向,后是逆时针方向的感应电流
C.先是逆时针方向,后是顺时针方向的感应电流
D.在线圈1的上、下两边的加速度都小于g
【解析】线圈1中电流(恒定)建立的磁场方向如图所示.线圈2下落过程中经过线圈1正上方时,磁场向上,且磁通量正在增大,由楞次定律可知,线圈2中产生的感应电流建立的磁场方向应向下,由安培定则可知线圈2中的电流应沿顺时针方向(俯视);当线圈2在线圈1正下方下落时,穿过线圈2中的磁场方向向上,且磁通量正在减小,由楞次定律可知,此时,线圈2中产生的感应电流的磁场应与原磁场同向,即向上,再根据安培定则可知,线圈2中的感应电流应沿逆时针方向(俯视),如图所示.当线圈中有感应电流时就会受到力的作用,此作用力向上,要“阻碍”线圈的下降,但不能“阻止”,也就是说磁场力始终小于重力(两线圈位于同一水平面时等于重力),所以线圈2在线圈1的上、下两边时都向下加速,但加速度都小于g,所以选项B、D正确.
2.楞次定律阻碍磁通量的变化
【例2】如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流()
A.沿abcd方向
B.沿dcba方向
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd方向,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba方向
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba方向,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd方向
【解析】由条形磁铁的磁场(如图所示)可知,线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少.当线圈从位置Ⅰ到Ⅱ,穿过abcd自下而上的磁通量减少,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线圈中产生感应电流的方向为abcd;当线圈从位置Ⅱ到Ⅲ,穿过abcd自上而下的磁通量增加,由楞次定律可知感应电流的方向是abcd.故此题的答案为A.
【答案】A
【思维提升】应熟悉几种常见磁体的磁感线分布情况,这样才能判断磁通量变化情况.
【拓展2】如图所示,两条互相平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动,则在移动过程中线框中的感应电流的方向为(C)
A.先顺时针后逆时针B.先逆时针后顺时针
C.一直是逆时针D.一直是顺时针
【解析】M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加,可以以M、N两导线之间的中心面OO′为界,在OO′右边合磁场的方向垂直纸面向外,在OO′左边,合磁场的方向垂直纸面向内.线框从右向左移动到OO′中间以前,垂直纸面向外穿过线框的磁通量减少;移动到中间时磁通量为零;越过中间向左时,垂直纸面向内穿过线框的磁通量增加.由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针方向.
3.楞次定律的综合应用
【例3】如图所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO′与磁场边界重合,线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是()

【解析】在第一个14周期内,由图可看出磁场的方向,容易得到感应电流方向与规定的正方向相反;在第二个14周期内,虽然磁场方向不变,但线圈平面已经转动,ab离开磁场,cd进入磁场,与第一个14周期相比,磁感线是从线圈的不同“面”进入线圈平面,由楞次定律可判断电流方向仍与正方向相反;同理,可判断后半个周期电流的方向与正方向相同.所以选项A正确.
【答案】A
【思维提升】此题需一定的情景想象力,很多同学误以为ab边转出磁场后电流方向会发生改变,其实cd边马上进入磁场产生的电流方向与未进入前一致,刚进入时感应电流最大.
【拓展3】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,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】要使金属棒MN在磁场中运动,必须使其中有电流流过,这只能是线圈L1产生感应电流.根据题意,引起线圈L1产生感应电源的磁场应是线圈L2产生的磁场,这个磁场应由线圈L2中的电流产生.当PQ向右运动时,用右手定则可判断出PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可判断出穿过L2、L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L2、L1的磁通量增加,用楞次定律可判断出流过MN的感应电流从M→N,用左手定则可判断出MN受到向左的安培力,将向左运动,可见选项A不正确.若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C是正确的.同理可判断出选项B是正确的,而D不正确.
易错门诊
4.电磁感应的现象
【例4】如图,CDEF为闭合线圈,AB为电阻丝.当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“”时,电源的哪一端是正极?
【错解】当变阻器的滑动头在最上端时,电阻丝AB因被短路而无电流通过.由此可知,滑动头下移时,流过AB中的电流是增加的.当线圈CDEF中的电流在G处产生的磁感应强度的方向是“”时,由楞次定律可知AB中逐渐增加的电流在G处产生的磁感应强度的方向是×”,再由右手定则可知,AB中的电流方向是从A流向B,从而判定电源的上端为正极.
【错因】楞次定律中“感生电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”,所述的“磁通量”是指穿过线圈内部磁感线的条数,因此判断感应电流方向的位置一般应该选在线圈的内部,而不是选在线圈的外部.
【正解】当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“”时,它在线圈内部产生磁感应强度方向应是“×”,AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向是“”,所以,AB中电流的方向是由B流向A,故电源的下端为正极.
【思维提升】分析电学问题也要注意正确选取研究对象.

20xx高考物理重要考点整理:电磁感应现象楞次定律


作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,高中教师要准备好教案,这是高中教师的任务之一。教案可以更好的帮助学生们打好基础,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。所以你在写高中教案时要注意些什么呢?下面是由小编为大家整理的“20xx高考物理重要考点整理:电磁感应现象楞次定律”,供大家借鉴和使用,希望大家分享!

20xx高考物理重要考点整理:电磁感应现象楞次定律

考点35电磁感应现象楞次定律
考点名片
考点细研究:(1)电磁感应现象;(2)磁通量;(3)楞次定律等。其中考查到的如:20xx年全国卷第20题、20xx年全国卷第19题、20xx年全国卷第18题、20xx年北京高考第20题、20xx年山东高考第17题、20xx年江苏高考第11题、20xx年全国卷第14题、20xx年广东高考第15题、20xx年山东高考第16题、20xx年大纲卷第20题、20xx年全国卷第19题等。
备考正能量:本考点在高考试题中以选择题形式考查,命题点为物理学史、电磁感应发生的条件、运用楞次定律分析感应电流方向。楞次定律是命题热点,考查应用楞次定律判断感应电流方向的基本方法和感应电流引起的作用效果,多与动力学结合。预计在今后高考中针对本考点仍以选择题考查楞次定律的基本应用。

一、基础与经典

1.下图中能产生感应电流的是()

答案B
解析根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,磁感应强度不变,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Ф恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流。
2.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象,下列说法正确的是()

A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针发生偏转
B.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针不发生偏转
C.保持磁铁在线圈中相对静止时,电流表指针不发生偏转
D.若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针发生偏转
答案AC
解析当把磁铁N极向下插入线圈时,穿过线圈中的磁通量在变化,故线圈中会产生感应电流,电流表指针发生偏转,选项A正确;当把磁铁N极从线圈中拔出时,线圈中也会产生感应电流,故选项B错误;保持磁铁在线圈中相对静止时,线圈中的磁通量没变化,故无感应电流产生,所以电流表指针不发生偏转,选项C正确;若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,线圈与磁铁没有相对运动,故穿过线圈的磁通量也不变,电路中无感应电流,电流表指针不发生偏转,选项D错误。
3.如图所示,正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中,C、E、D、F为线框中的四个顶点,图甲中的线框绕E点转动,图乙中的线框向右平动,磁场足够大。下列判断正确的是()

A.图甲线框中有感应电流产生,C点电势比D点低
B.图甲线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等
C.图乙线框中有感应电流产生,C点电势比D点低
D.图乙线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等
答案B
解析线框绕E点转动和向右平动,都没有磁通量的变化,无感应电流产生,由右手定则可知,图甲线框中C、D两点电势相等,则A错误,B正确;图乙线框中C点电势比D点高,则C、D都错误。
4.如图所示,一根长导线弯成如图abcd的形状,在导线框中通以图示直流电,在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P,环与导线框处于同一竖直平面内,当电流I增大时,下列说法中正确的是()

A.金属环P中产生顺时针方向的电流
B.橡皮筋的长度增大
C.橡皮筋的长度不变
D.橡皮筋的长度减小
答案B
解析本题考查楞次定律,意在考查考生的理解应用能力。导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里,当电流I增大时,金属环P中的磁通量向里且增大,由楞次定律和安培定则可知金属环P中会产生逆时针方向的感应电流,A错误;由于P中磁通量增大,为了阻碍磁通量的增加,P有远离bc边的趋势,故橡皮筋的长度增大,B正确,C、D错误。
5.如图所示,A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线,二者电流大小和方向都相同。一个矩形闭合金属线圈abcd与A、B在同一平面内,并且ab边保持与通电导线平行。线圈从图中的位置1匀速向左移动,经过位置2,最后到位置3,其中位置2恰在A、B的正中间。则下列说法中正确的是()

A.在位置2时,穿过线圈的磁通量为零
B.在位置2时,穿过线圈的磁通量的变化率为零
C.从位置1到位置3的整个过程中,线圈内感应电流的方向发生了变化
D.从位置1到位置3的整个过程中,线圈受到的磁场力的方向先向右后向左
答案A
解析磁通量是指穿过线圈中磁感线的净条数,故在位置2,磁通量为0,但磁通量的变化率不为0,A正确,B错误;1→2,磁通量减小,感应电流为逆时针方向,2→3,磁通量反向增大,感应电流仍为逆时针方向,C错误;由楞次定律知,线圈所受磁场力总是阻碍线圈与导线的相对运动,方向总是向右,D错误。
6.如图所示,一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点,将圆环拉离平衡位置并由静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域,A、B为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,则()

A.圆环向右穿过磁场后,还能摆到释放位置
B.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大
C.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流
D.圆环最终将静止在平衡位置
答案C
解析当圆环进出磁场时,由于圆环内磁通量发生变化,所以有感应电流产生,同时金属圆环本身有内阻,部分机械能会转化成热量而损失,因此圆环不会摆到释放位置,A错误,C正确;随着圆环进出磁场,其机械能逐渐减少,圆环摆动的幅度越来越小,当圆环只在匀强磁场中摆动时,圆环内无磁通量的变化,无感应电流产生,圆环将在A、B间来回摆动,B、D错误。
7.(多选)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为FN,则()

A.t1时刻FNG,P有收缩的趋势
B.t2时刻FN=G,此时穿过P的磁通量最大
C.t3时刻FN=G,此时P中无感应电流
D.t4时刻FN

高考物理知识点积累:电磁感应


高考物理知识点积累:电磁感应

1.★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。

(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0。(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。

2.磁通量

(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:Φ=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb

求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。

3.★楞次定律

(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。

(2)对楞次定律的理解

①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。

②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。

(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:

①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。

★★★★4.法拉第电磁感应定律

电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=nΔΦ/Δt

当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。当B、L、v三者两两垂直时,感应电动势E=BLv。(1)两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势,只有当磁通量的变化率是恒定不变时,它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsinθ中的v若为瞬时速度,则算出的就是瞬时电动势:若v为平均速度,算出的就是平均电动势。(2)公式的变形

①当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积S保持不变,只是磁场的磁感强度均匀变化时,感应电动势:E=nSΔB/Δt。

②如果磁感强度不变,而线圈面积均匀变化时,感应电动势E=Nbδs/Δt。

5.自感现象

(1)自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。(2)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢,自感电动势方向总是阻碍电流的变化。