《第10章 物理电磁感应 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第10章 物理电磁感应 (2).ppt（58页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电磁感应,第 十 章,考 试 说 明,第1讲 电磁感应现象 楞次定律,知识梳理自测,1定义 匀强磁场中，磁感应强度(B)与_于磁场方向的面积(S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。,知识点1,磁通量,垂直,2公式 _。在国际单位制中，磁通量的单位是_，符号是_。 3公式适用条件 (1)匀强磁场。 (2)磁感线的方向与平面垂直，即BS。,BS,韦伯,Wb,思考：如图所示，矩形abcd、abba，abcd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面abcd垂直，则： (1)通过矩形abcd的磁通量为_或_。 (2)通过矩形
2、abcd的磁通量为_。 (3)通过矩形abba的磁通量为_。,BS1cos,BS3,BS3,0,1电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量_时，电路中有_产生的现象。 2产生感应电流的条件 (1)条件：穿过闭合电路的磁通量_。 (2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做_的运动。 3电磁感应现象的实质 产生_，如果电路闭合，则有_；如果电路不闭合，则只有_而无感应电流。,知识点2,电磁感应现象,发生变化,感应电流,发生变化,切割磁感线,感应电动势,感应电流,感应电动势,1楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化。 (2)适用范围：适用于一切回路_变化的情况。 2右手定则 (
3、1)使用方法。 让磁感线穿入_手手心。 使大拇指指向_的方向。 则其余四指指向_的方向。 (2)适用范围：适用于_切割磁感线的情况。,知识点3,感应电流方向的判定,阻碍,磁通量,磁通量,右,导体运动,感应电流,部分导体,答案 (1)0 (2)无 (3)使线圈左右平动；以OO为轴转动。,思维诊断： (1)磁通量与线圈的匝数无关。 ( ) (2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。 ( ) (3)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( ) (4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。 ( ), ,D,解析 产生感应电流的条件是闭合回路内磁通量发生变化。线圈绕在
4、磁铁上，磁通量未变，不会产生感应电流，A错误；通电线圈中若为恒定电流，则产生恒定的磁场，连有电流表的闭合线圈内磁通量不变，不会产生感应电流，B错误；往线圈中插入条形磁铁的瞬间，线圈中磁通量发生变化，此时线圈中将产生感应电流，但插入后磁通量不再变化，无感应电流，故到相邻房间观察时无示数，C错误；在线圈通电或断电的瞬间，磁通量发生变化，产生感应电流，D正确。,2(2018上海合格考模拟)如图所示为两同心圆环，当有一匀强磁场垂直穿过A环面时(A环面外无磁场)，A环面磁通量为1，此时B环面磁通量为2。若将原匀强磁场撤去，改为一条形磁体，垂直穿过A环面时A环面的磁通量为3，B环面的磁通量为4，有关磁通量
5、的大小，下列说法正确的是 ( ) A12 C34 D34,C,解析 当有一匀强磁场垂直穿过A环面时，穿过两个环面的磁感线条数相等，故磁通量相等，A、B错误；若将原匀强磁场撤去，改为一条形磁体，根据磁感线的分布情况可知，磁体内部的磁感线条数等于磁体外部磁感线的总条数，而磁体外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁体外部的磁感线将磁体内部的磁感线抵消一部分，A的面积小，抵消较少，则磁通量较大，所以34，C正确，D错误。,3自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来，不管是理论物理学家还是实验物理学家都一直在努力寻找，但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据。近年来，一些凝聚态物理学家找到了磁单极子
6、存在的有力证据，并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象，这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝曙光。如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现 ( ) A先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流 B先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流 C逆时针方向的持续流动的感应电流 D顺时针方向的持续流动的感应电流,C,解析 N极磁单极子穿过超导线圈的过程中，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，且磁场方向从上向下，所以由楞次定律可知感应电流方向为逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，且磁场方向从下向上，所以由楞次定
7、律可知感应电流方向为逆时针，因此线圈中产生的感应电流方向不变，由于超导线圈中没有电阻，因此感应电流将长期维持下去，故A、B、D错误，C正确。,核心考点突破,1磁通量的计算 (1)公式BS。 此式的适用条件是：匀强磁场，磁感线与平面垂直。如图所示。,考点一,电磁感应现象的判断,(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积；公式BScos中的Scos即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”。 (3)磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。
8、 若磁感线沿相反的方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即12。,(4)如图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。 (5)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求、时，不必去考虑线圈匝数n。,2磁通量的变化21，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值
9、。分析磁通量变化的方法有： 方法一：据磁通量的定义BS(S为回路在垂直于磁场的平面内的投影面积)。 一般存在以下几种情形： (1)投影面积不变，磁感应强度变化，即BS。 (2)磁感应强度不变，投影面积发生变化，即BS。其中投影面积的变化又有两种形式：a.处在磁场的闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化；b.闭合回路面积不变，但与磁场方向的夹角发生变化，从而引起投影面积变化。,(3)磁感应强度和投影面积均发生变化。这种情况较少见，此时不能简单地认为BS。 方法二：根据磁通量的物理意义，通过分析穿过回路的磁感线条数的变化来定性分析磁通量的变化。,(2018广东模拟)法拉第在研究电磁感应现象时，将两个
10、线圈绕在同一个铁环上，简化电路如图所示，下列关于法拉第研究过程的说法正确的是 ( ) A闭合开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流 B闭合开关S以后，右侧线圈中产生稳定的感应电流 C断开开关S的瞬间，右侧线圈中产生感应电流 D断开开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流 解析 S闭合的瞬间，右侧线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故A错误；闭合开关以后，右侧线圈中磁通量不发生变化，不产生感应电流，故B错误；当开关S断开的瞬间，右侧线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确，D错误。,例 1,C,(2018山西清徐中学模拟)在匀强磁场中，有两条平行金属导轨a、b，磁场方向垂直a、b所在的平面向下
11、，c、d为串接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的水平速度向右匀速运动，则以下结论正确的是 ( ) A电压表有读数，电流表没有读数 B电压表有读数，电流表也有读数 C电压表无读数，电流表有读数 D电压表无读数，电流表也无读数,类题演练 1 ,D,解析 当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时，回路的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表没有读数。电压表是由电流表改装而成的，核心的部件是电流表，没有电流，指针不偏转，电压表也没有读数。A、B、C错误，故D正确。,1感应电流方向判断的两种方法 方法一 用楞次定律判断 方法二 用右手定则判断 该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四
12、指、拇指的方向。,考点二,感应电流方向的判断,2楞次定律和右手定则的关系 (1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况。 (2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况。因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况。一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较
13、为麻烦。,(2018山东烟台高三期中)如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中 ( ) A线框中感应电流方向依次为ACBAABCA B线框的磁通量为零时，感应电流却不为零 C线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D线框做自由落体运动,例 2,B,解析 根据右手定则，通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外，下方垂直纸面向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小。线框从上向下靠近导线的过程，垂直纸面向外的磁通量增加，根据楞次定律
14、，线框中产生顺时针方向的电流，穿越导线时，上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加，先是垂直纸面向外的磁通量减小，之后变成垂直纸面向里的磁通量增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流垂直纸面向里的磁通量变成最大后，线框继续向下运动，垂直纸面向里的磁通量减小，这时的电流方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为ACBAABCAACBA，故A错误；根据A中的分析，线框穿越导线时，始终有感应电流存在，故B正确；根据楞次定律，安培力始终阻碍线框相对磁场的运动，故安培力的方向始终向上，线框不可能做自由落体运动，故C、D错误。,(2018陕西宝鸡金台区期末)如图所示，当磁场的磁感应
15、强度B在逐渐增强的过程中，内外金属环上的感应电流的方向应为 ( ) A内环顺时针方向，外环逆时针方向 B内环逆时针方向，外环顺时针方向 C内外环均顺时针方向 D内外环均逆时针方向 解析 当磁场的磁感应强度B增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向外，根据安培定则，大圆中的感应电流方向为逆时针，小圆中的感应电流方向为顺时针，A正确。,类题演练 2 ,A,对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果，总是阻碍产生感应电流的原因概括如下： (1)当回路的磁通量发生变化时，感应电流的效果就阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。 (2)当出现引起磁通量变化的相对运动时，感
16、应电流的效果就阻碍(导体间的)相对运动，即“来拒去留”。 (3)当回路可以形变时，感应电流可以使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。 (4)当回路磁通量变化由自身电流变化引起时，感应电流的效果是阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”。,考点三,楞次定律的推论,(多选)如图所示，光滑固定导轨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 ( ) AP、Q将相互靠拢 BP、Q将相互远离 C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g,例 3,AD,解析 方法一：假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断感应电流的磁场
17、方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向，安培力使P、Q相互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确。 方法二：根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“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，根据“增缩减扩”和“来拒去留”，可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。,(2018广西防城港模拟)(多选)如图所示
18、，M为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N，铝环也处于水平面中，且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上，现让橡胶盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动，下列说法正确的是 ( ) A铝环N有沿逆时针方向的感应电流 B铝环N有扩大的趋势 C橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下 D橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上,类题演练 3 ,AD,解析 依据楞次定律可知，穿过环N的磁通量向下且增大，因此环N有沿逆时针方向的感应电流，故A正确；橡胶盘M由静止开始绕其轴线O1O2按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，又因为橡胶圆
19、盘带有负电荷，根据右手螺旋定则知，通过环N的磁通量向下且增大，根据楞次定律知环N的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以，橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上，故D正确，B、C错误。,阶段培优微专题,一定律、三定则的综合应用 1一定律、三定则的比较 2相互联系 (1)应用楞次定律，一般要用到安培定则。 (2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。,(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向右运动，则PQ所做的运动可
20、能是 ( ) 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,例 4,BC,解题导思：(1)如何判断MN所在处的磁场方向？由MN的运动方向，如何进一步判断MN中的电流方向？ (2)如何判断线圈L1中的磁场方向和L2中磁场的方向及变化情况？ (3)如何判断PQ的运动情况？ 答案 (1)根据安培定则判断ab中电流产生的磁场方向，进而确定MN处的磁场方向为垂直纸面向里，再由左手定则判断MN中电流的方向，应为由M到N。,(2)根据安培定则判断L1中的磁场方向，再由楞次定律判断L2中磁场的方向及变化。,(3)已知L2中的磁场方向及变化情况，可根据安培定则和右手定则判断PQ的运动情况。,方
21、法总结： 左、右手定则巧区分 (1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”用右手；“因电而动”用左手。 (2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。,(2018天津一模)如图所示，表面粗糙的U形金属线框水平固定，其上横放一根阻值为R的金属棒ab，金属棒与线框接触良好，一通电螺线管竖直放置在线框与金属棒组成的回路中，下列说法正确的是 ( ),类题演练 4 ,C,A当变阻器滑片P向上滑动时，螺线管内部的磁通量增大 B当变阻
22、器滑片P向下滑动时，金属棒所受摩擦力方向向右 C当变阻器滑片P向上滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b D当变阻器滑片P向下滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b,解析 根据右手螺旋定则可知螺线管下端为N极，而穿过回路的磁通量分为两部分，一部分为螺线管内部磁场，方向竖直向下，一部分为螺线管外部磁场，方向竖直向上，而总的磁通量方向为竖直向下。当变阻器滑片P向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，螺线管中电流减小，产生的磁场变弱，即穿过回路的磁通量向下减小，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由a到b，A错误，C正确；当变阻器滑片P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，螺线管中电流增大，产生的
23、磁场变强，即穿过回路的磁通量向下增大，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由b到a，而金属棒所处磁场方向竖直向上，由左手定则可知，金属棒所受安培力方向向右，故金属棒所受摩擦力方向向左，B、D错误。,2年高考模拟,AD,解析 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。A对：开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动。 B、C错：开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北。D对：开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直
24、导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动。,图(a),图(b),AC,3(2017全国卷)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是 ( ) APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向,D,解析 金属杆PQ向右切割磁感线
25、，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C错误，D正确。,4(2018辽宁大连十一中期末)(多选)如图所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。在金属框接通逆时针方向电流的瞬间 ( ) A两小线圈会有相互靠拢的趋势 B两小线圈会有相互远离的趋势 C两小线圈中感应电流都沿顺时针方向 D左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向,BC,解析 电流接通瞬间，金属框周围磁场从无到有，且内强外弱，小线圈为阻碍磁通量的增加而有向外运动的趋势，所以两小线圈会有相互远离的趋势，A错误，B正确；根据磁场叠加，可知两侧小线圈中的磁场竖直向上，由楞次定律可知，两侧小线圈感电流都沿顺时针方向，C正确，D错误。,练案28,