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2012年《高考风向标》高考物理一轮复习 专题十 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件


专题十 电磁感应

第 1 讲 电磁感应现象 楞次定律

考点 1

电磁感应现象

1.电磁感应 (1)定义:只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路 中就有电流产生,这种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 . (2)条件:闭合回路中 磁通量 发生变化.

2.引起磁通量变化的常见情况

(1)电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积 S 变化导
致Φ变化; (2)回路中磁感应强度 B 随时间或位置变化导致Φ变化; (3)线圈在磁场中转动(B 与 S 的夹角发生变化)导致Φ变化. 注意:磁通量的变化,应注意方向的变化,如某一面积为 S 的回路原来的磁感应强度垂直纸面向里,后来磁感应强度的方 向恰好与原来相反,则回路中磁通量的变化为 2BS,而不是零.

4.正确区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率 (1)三者的区别

(2)两者变化关系的比较 ΔΦ Φ、ΔΦ、 Δt 的大小没有直接的关系,可以与运动学中的 v、 Δv Δv、 Δt 类比. ΔΦ ΔΦ ①当 Φ 很大时, Δt 可能很小;当 Φ 很小时, Δt 可能很大, ΔΦ 当 Φ=0, Δt 可能不为零. ΔΦ ②当 Φ 按正弦规律变化时, Φ 最大, Δt =0;反之,当 Φ =0, ΔΦ ΔΦ Δt 最大.磁通量的变化率 Δt 是 Φ-t 图象上某点切线的

斜率.

1.(双选)关于感应电动势和感应电流,下列说法中正确的

是 ( BC )
A.只有当电路闭合, 且穿过电路的磁通量发生变化时, 电路中才有感应电动势 B.只有当电路闭合,且穿过电路的磁通量发生变化时,电

路中才有感应电流
C.不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电动势 D.不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电流

解析:不管电路是否闭合, 只要穿过电路的磁通量发生变 化,电路中就有感应电动势,因此 A 选项错误, C 选项正确.

电路中要想有感应电流,则电路必须闭合,且穿过电路的磁通
量要发生变化,所以 B 选项正确,D 选项错误. 2.(单选)如图 10-1-1 所示,在通电直导线的正下方有矩 形导线框,导线框在下列运动中能产生感应电流的是( )

图 10-1-1

A.导线框在水平方向向右匀速运动 B.导线框在水平方向向右加速运动

C.导线框以直导线为轴旋转
D.导线框向直导线靠近 答案:D

解析:通电直导线产生的磁场是距离导线越近的地方磁场
越强,磁感线越密,导线框在水平方向向右匀速运动或者导线 框在水平方向向右加速运动或者导线框以直导线为轴旋转,都

没有改变导线框到通电直导线的距离,因此穿过导线框的磁通
量没有发生变化,所以不能产生感应电流,A、B、C 选项错误. 导线框向直导线靠近,使穿过导线框的磁通量增加,因此导线 框中产生感应电流,D 选项正确.

3.(单选)下列说法正确的是( C )
A.磁通量越大,磁通量的变化率越大 B.磁通量的变化量越大,磁通量的变化率越大 C.磁通量变化率越大,磁通量的变化越快 D.磁通量越大,磁通量的变化量越大

解析:磁通量的变化率是反映磁通量变化快慢的,与磁通
量本身的大小以及磁通量变化量的大小没有直接关系,A、B 选 项错误.磁通量的变化率越大,则磁通量变化得越快 ,C 选项 正确.磁通量越大,磁通量的变化量不一定越大.

考点 2

楞次定律和右手定则

1.楞次定律
引起感应电流的磁通量 (1)内容:感应电流的磁场总要阻碍_____________________ 的变化. 说明:“阻碍”不是“阻止”,而只是延缓了原磁通的变 化,电路中的磁通量还是在变化的.实质上,楞次定律中的“阻 碍”二字,指的是“感应电流反抗着产生感应电流的那个原 因.”

(2)表现形式有四种:
①阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.

②阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”.
③阻碍闭合回路的面积变化——“增缩减扩”. ④阻碍原电流的变化(自感)——“增反减同”. (3)应用楞次定律的步骤 ①明确原来的磁场方向.

②判断穿过(闭合)电路的磁通量是增加还是减少.
③根据楞次定律确定感应电流(感应电动势)的方向. ④用安培定则(右手螺旋定则)来确定感应电流(感应电动势) 的方向.

2.右手定则:伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都
跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,拇指指向导 感应电流 体运动方向,其余四指指的就是_________的方向. 3.正确区分楞次定律与右手定则的关系 导体运动切割磁感线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来得方便简单.反过来,

用楞次定律能判定的,并不是用右手定则都能判断出来.如闭
合圆形导线中的磁场逐渐增强,用右手定则就难以判定感应电 流的方向;相反,用楞次定律就很容易判定出来.

4.(单选)如图 10-1-2 所示,两个闭合圆形线圈 A、B 的 圆心重合,放在同一水平面内,线圈 B 中通以图中所示的交变

电流,设 t=0 时电流沿逆时针方向(图中箭头所示).对于线圈 A,
在 t1~t2 时间内,下列说法中正确的是( D )

A.有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势
B.有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势 C.有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势 图 10-1-2

D.有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势 解析:t1~t2 时间内,B 中的电流为顺时针增大,由“增反

减同”,A 中的感应电流要与 B 中的电流相反,A 中的电流为
逆时针,由“增缩减扩”,A 的面积有收缩的趋势;D 正确.

5.(单选)如图 10-1-3 所示,同一平面内的三条平行导线 串有两个电阻 R 和 r,导体棒 PQ 与三条导线接触良好;匀强磁 场的方向垂直纸面向里.导体棒的电阻可忽略.当导体棒向左 滑动时,下列说法正确的是( B )

图 10-1-3 A.流过 R 的电流由 d 到 c,流过 r 的电流由 b 到 a B.流过 R 的电流由 c 到 d,流过 r 的电流由 b 到 a

C.流过 R 的电流由 d 到 c,流过 r 的电流由 a 到 b
D.流过 R 的电流由 c 到 d,流过 r 的电流由 a 到 b

解析:根据右手定则,可判断 PQ 作为电源,Q 端电势高,
在 PQcd 回路中,电流为逆时针方向,即流过 R 的电流为由 c 到 d,在电阻 r 的回路中,电流为顺时针方向,即流过 r 的电流 为由 b 到 a.当然也可以用楞次定律,通过回路的磁通量的变化 判断电流方向.

热点

楞次定律的综合应用

【例 1】(单选)(2010 年海南卷)一金属圆环水平固定放置.

现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释
放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环( D ) A.始终相互吸引 B.始终相互排斥

C.先相互吸引,后相互排斥
D.先相互排斥,后相互吸引

解析:由楞次定律可知,当条形磁铁靠近圆环时,感应电 流阻碍其靠近,是排斥力;当磁铁穿过圆环远离圆环时,感应 电流阻碍其远离,是吸引力,D 正确.

应用楞次定律时,特别要注意感应电流的磁场阻
碍的是引起感应电流的磁通量的变化,不能把“阻碍变化”简 单地理解为原磁场均匀减少.如原磁场竖直向下,均匀减小, 感应电流就是顺时针;若原磁场均匀增加,感应电流就是逆时

针.

1.(单选)(2010 年广州调研)如图 10-1-4 所示,在匀强磁 场中的矩形金属轨道上,有等长的两根金属棒 ab 和 cd,它们以 相同的速度匀速运动,则 ( B )

A.断开电键 k,ab 中有感应电流 B.闭合电键 k,ab 中有感应电流 图 10-1-4

C.无论断开还是闭合电键 k,ab 中都有感应电流 D.无论断开还是闭合电键 k,ab 中都没有感应电流

解析:金属棒 ab 和 cd,是在同一匀强磁场中,以相同的速 度匀速运动,这就是说金属棒 ab 和 cd 两端的感应电动势大小 相等,极性相同,因此断开电键 k 时,两电动势恰好抵消,金 属棒 ab 和 cd 之间不能形成感应电流;而当电键 k 闭合时,两

产生电动势的金属棒刚好并联,经右边环路可形成感应电流,
故选 B.

易错点:磁通量和磁通量的变化率 【例 1】(单选)如图 10-1-5 所示,长为 a 宽为 b 的矩形 线圈,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中垂直于磁场的 OO′轴以

恒定的角速度ω旋转,设 t=0 时,线圈平面与磁场方向平行,
则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是( B )
A.0,0 Babω C.0, 2 B.0,Babω D.Bab,Babω

图 10-1-5

错解分析:有同学误认为 t=0 时,线圈平面与磁场方向平 行,磁通量为零,对应的磁通量的变化率也为零,选 A. 磁通量Φ=BS⊥(S⊥是线圈垂直磁场的面积),磁通量的变化 量ΔΦ=Φ2-Φ1,两者的物理意义截然不同,不能理解为磁通量

为零,磁通量的变化率也为零.

正确解析: 实际上, 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 OO′ 轴转动时,产生交变电动势 E=Emaxcos ωt=Babωcos ωt.当 t=0 时,cos ωt=1,虽然磁通量 Φ=0,但是电动势有最大值,根据 ΔΦ 法拉第电磁感应定律 E= Δt ,可知当电动势为最大值时,对应 的磁通量的变化率也最大,即 为 B.
?ΔΦ? Emax=? Δt ?max=Babω,正确选项 ? ?

磁通量和磁通量的变化率是两个不同的概念, 磁通量变化率是描述磁通量变化快慢的物理量.磁通量 Φ= ΔΦ Φ2-Φ1 BS⊥(S⊥是线圈垂直磁场的面积), 磁通量的变化率 Δt = Δt , ΔΦ ΔΦ Φ=0 时, Δt 可以是最大值,反之,Φ 最大时, Δt 可以是 0.

1.一个共有 10 匝的闭合矩形线圈,总电阻为 10 Ω、面积 为 0.04 m2,置于水平面上.若线框内的磁感应强度在 0.02 s 内,

垂直纸面向里,从 1.6 T 均匀减少到零,再反向均匀增加到 2.4 T.
则在此时间内,线圈内导线中的感应电流大小为多少,从上向

下俯视,线圈中电流的方向如何?

解:根据法拉第电磁感应定律 ΔΦ SΔB E =n Δt =n Δt B2-B1 1 0 ? 0 .0 4 ? ( 2 .4 ? 1 .6 ) =nS Δt = V
0 .0 2

=80 V E 根据闭合电路欧姆定律 I= R =8 A. 由楞次定律,可知从上向下俯视,电流为顺时针方向.



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