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,電磁感應(yīng),第 十 章,,,,第27講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律,,,,,,欄目導(dǎo)航,,,,,,1．磁通量 (1)定義 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與________于磁場(chǎng)方向的面積(S)的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，我們可以用穿過這一面積的磁感線條數(shù)的多少來形象地理解．,垂直,BS,韋伯,Wb,磁感線,2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 (1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 穿過閉合電路的__________發(fā)生變化． (2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件 無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的__________發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于________． (3)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________________，如果電路閉合，則有____________；如果電路不閉合，則只有______________而無感應(yīng)電流．,磁通量,磁通量,電源,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電流,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),3．感應(yīng)電流方向的判定 (1)右手定則 ①內(nèi)容：伸開________，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從____________進(jìn)入，并使拇指指向____________的方向，這時(shí)四指所指的方向就是____________的方向． ②適用范圍：適用于判斷閉合電路中的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況． (2)楞次定律 ①內(nèi)容，感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要________引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． ②適用情況：所有____________現(xiàn)象．,右手,手心垂直,導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流,阻礙,電磁感應(yīng),1．判斷正誤 (1)穿過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)．( ) (2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．( ) (3)穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中不一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生． ( ) (4)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流．( ) (5)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反．( ) (6)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化．( ) (7)回路不閉合，穿過回路的磁通量變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生“阻礙”作用．( ),√,×,√,×,×,√,×,2．MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則( ),D,A．若固定ab，使cd向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向由a到b到d到c B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a C．若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則abdc回路電流為零 D．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩棒速度vc dva b，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a,1．磁通量發(fā)生變化的三種常見情況 (1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，回路面積改變． (2)回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變． (3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變，但二者的相對(duì)位置發(fā)生改變．,一 對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解,2．判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的流程,,AC,解析 當(dāng)把磁鐵N極向下插入線圈時(shí)，穿過線圈中的磁通量在變化，故線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確；當(dāng)把磁鐵N極從線圈中拔出時(shí)，線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；保持磁鐵在線圈中相對(duì)靜止時(shí)，線圈中的磁通量沒變化，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確；若磁鐵和線圈一起以同一速度向上運(yùn)動(dòng)，線圈與磁鐵沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故穿過線圈的磁通量也不變，電路中無感應(yīng)電流，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,1．感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法 方法一 用楞次定律判斷,二 感應(yīng)電流方向的判斷,,方法二 用右手定則判斷 該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線．判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向： (1)掌心——磁感線穿入； (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向； (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向．,2．楞次定律和右手定則的關(guān)系 (1)從研究對(duì)象上說，楞次定律研究的是整個(gè)閉合回路，右手定則研究的是閉合電路中的一部分導(dǎo)體，即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況． (2)從適用范圍上說，楞次定律適用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況)，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況．因此，右手定則是楞次定律的一種特殊情況．一般來說，若導(dǎo)體不動(dòng)，回路中磁通量變化，應(yīng)該用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向而不能用右手定則；若是回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡(jiǎn)單，用楞次定律進(jìn)行判斷也可以，但較為麻煩．,應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟,,[例2]如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個(gè)過程中，線圈中感應(yīng)電流( ) A．沿abcd流動(dòng) B．沿dcba流動(dòng) C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動(dòng) D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動(dòng) 解析 由條形磁鐵的磁場(chǎng)可知，線圈在位置Ⅱ時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最少，為零，故線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向都是沿abcd流動(dòng)．,A,,楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，列表說明如下.,三 楞次定律的推論應(yīng)用,[例3](多選)如圖所示，光滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置．兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( ) A．P、Q將相互靠攏 B．P、Q將相互遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g,AD,解析 根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果，總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P，Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，選項(xiàng)A、D正確．,1．“三定則一定律”的比較,四 三定則一定律的綜合應(yīng)用,三定則、一定律的應(yīng)用技巧 (1)應(yīng)用楞次定律，必然要用到安培定則． (2)感應(yīng)電流受到安培力，有時(shí)可以先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定安培力的方向．,[例4](多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( ) A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng),BC,,1．在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)線圈靜止，線圈平面與磁場(chǎng)方向既不平行也不垂直，所成的銳角為α.在磁場(chǎng)開始增強(qiáng)后的一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)，線圈平面( ) A．維持不動(dòng) B．將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng) C．將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng) D．將轉(zhuǎn)動(dòng)，因不知磁場(chǎng)方向，不能確定α?xí)龃筮€是會(huì)減小 解析 磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，根據(jù)楞次定律知線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)將阻礙這種增加．使線圈平面向使α減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)．故選項(xiàng)B正確．,B,2．如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．導(dǎo)體棒的電阻可忽略，當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是( ) A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流 為由b到a B．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a C．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b D．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b 解析 PQ與cd組成一個(gè)閉合電路，PQ與ab也組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)PQ向左滑動(dòng)時(shí)，由右手定則可以判斷出電流由P→Q，故R中的電流由c→d，r中電流由b→a，故選項(xiàng)B正確．,B,3．物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”．如圖所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)．閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起． 某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)．他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)．對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是( ) A．線圈接在了直流電源上 B．電源電壓過高 C．所選線圈的匝數(shù)過多 D．所用套環(huán)的材料與老師的不同,D,解析 閉合開關(guān)S，金屬套環(huán)跳起，是因?yàn)镾閉合瞬間，穿過套環(huán)的磁通量變化，環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣故．產(chǎn)生感應(yīng)電流要具備兩個(gè)條件：回路閉合和穿過回路的磁通量變化．只要連接電路正確，閉合S瞬間，就會(huì)造成穿過套環(huán)磁通量變化，與電源的交直流性質(zhì)、電壓高低、線圈匝數(shù)多少均無關(guān)．該同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗，可能是套環(huán)選用了非導(dǎo)電材料的緣故，故選項(xiàng)D正確．,4．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是( ) A．a(chǎn)→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d,B,解析 金屬框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動(dòng)到豎起位置的過程中，磁場(chǎng)自abcd的右側(cè)面穿出，穿過線框的磁通量在減少，根據(jù)楞次定律可得電流從a→d→c→b；金屬框從豎直位置擺動(dòng)到左側(cè)最高位置的過程中，根據(jù)楞次定律不難得出感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d．,[例1](2017·寧夏銀川檢測(cè)·6分)如圖所示，接有理想電壓表的三角形導(dǎo)線框ABC，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于導(dǎo)線框中有無感應(yīng)電流及電壓表有無示數(shù)(示數(shù)不為零則稱為有示數(shù))，下列判斷正確的是( ) A．無 有 B．有 無 C．無 無 D．有 有,,[答題送檢]····································來自閱卷名師報(bào)告,[解析] 無論導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中向右做勻速運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)還是做減速運(yùn)動(dòng)，穿過導(dǎo)線框的磁通量均不變，即ΔΦ＝0，故導(dǎo)線框中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，再由電壓表的工作原理可知電壓表無示數(shù)．故選項(xiàng)C正確． [答案] C,1．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流能在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，法拉第認(rèn)為磁也一定能生電，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)．圖中環(huán)形物體是法拉第使用過的線圈，A、B兩線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，A與直流電源連接，B與靈敏電流表連接．實(shí)驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，即沒有“磁生電”，其原因是( ) A．線圈A中的電流較小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)不夠強(qiáng) B．線圈B中產(chǎn)生的電流很小，電流表指針偏轉(zhuǎn)不了 C．線圈A中的電流是恒定電流，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) D．線圈A中的電流是恒定電流，產(chǎn)生穩(wěn)恒磁場(chǎng),D,,2．(多選)阿明有一個(gè)磁浮玩偶，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示．若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是( ),CD,,A．電路中的電源必須是交流電源 B．電路中的a端點(diǎn)須連接直流電源的負(fù)極 C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D．若將可變電阻的阻值調(diào)大，可減小玩偶飄浮的最大高度,解析 當(dāng)電磁鐵上端為N極時(shí)，可使玩偶飄浮起來，由安培定則可知，a端應(yīng)是電源的正極，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，電磁鐵磁性增強(qiáng)，可增加玩偶飄浮的最大高度，選項(xiàng)C正確；若將可變電阻的阻值調(diào)大，線圈中電流減小，磁性減弱，玩偶飄浮的最大高度減小，選項(xiàng)D正確．,3．如圖所示，磁場(chǎng)垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布．一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中( ) A．感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針 B．感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針 C．感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針再順時(shí)針 D．感應(yīng)電流方向一直是順時(shí)針,A,解析 在豎直虛線左側(cè)，圓環(huán)向右擺時(shí)磁通量增加，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；擺過豎直虛線時(shí)，環(huán)中磁通量左減右增相當(dāng)于方向向外的增大，因此感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向；在豎直虛線右側(cè)向右擺動(dòng)時(shí)，環(huán)中磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，可知感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，因此只有選項(xiàng)A正確．,