第一课时：感应电流的产生条件及楞次定律

1、第4章 电磁感应 第一课时：感应电流的产生条件及楞次定律学习目标1.了解电磁感应现象的发现过程2.了解奥斯特、法拉第等科学家的科学思维方法3.理解磁通量的概念，会用公式计算穿过某一面积的磁通量和该公式中每一个物理量的物理意义4.知道穿过某一面积的磁通量大小也可以用穿过这一面积的磁感线多少来表示，且与磁感线怎样穿过（垂直该面或倾斜该面穿过）无关，如果有一条磁感线穿过某一面积但又穿过来一条，则穿过这一面积的磁通量为零。5.知道磁通量的变化等于末磁通量与初磁通量的差，即6. 理解产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 穿过闭合电路的磁通量发生变化，有两个要点，一是闭合电路，二是磁通量变化

2、；与穿过闭合电路的磁通量有无，多少无关，只要磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，不变就没有。知识点：一、磁通量1定义：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和B的乘积2公式：BS.适用条件：(1)匀强磁场(2)S为垂直磁场的有效面积3 磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)4 磁通量的意义：(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数(2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零二、电磁感应现象1 电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，

3、这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应2 产生感应电流的条件：表述1：闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动表述2：穿过闭合回路的磁通量发生变化3 能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能深化拓展当回路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象，且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源三、感应电流方向的判断1 楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化(2)适用情况：所有的电磁感应现象 （3）利用电磁感应的效果进行判断的方法：方法1：阻碍原磁通量的变化“增反减同”方法2：阻碍相对运动“来拒去留”方

4、法3：使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”方法4：阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”.2 右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流 （3）右手定则与楞次定律的比较 A。右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解。 B.右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律适用于所有情况。例题讲解： 1关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是()A闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流

5、B闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流解析：产生感应电流的条件：回路闭合，穿过闭合回路的磁通量发生变化，D正确答案：D2下图中能产生感应电流的是()解析：A中线圈没闭合，无感应电流；B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；C中的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；D中回路磁通量恒定，无感应电流答案：B3.如图所示的金属圆环放在匀强磁场中，将它从磁场中匀速拉出来，下列说法正确的

6、是()A向左拉出和向右拉出，其感应电流方向相反B不管从什么方向拉出，金属圆环中的感应电流方向总是顺时针C不管从什么方向拉出，环中的感应电流方向总是逆时针D在此过程中感应电流大小不变解析：金属圆环不管是从什么方向拉出磁场，金属圆环中的磁通量方向不变，且不断减小，根据楞次定律知，感应电流的方向相同，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，则由右手螺旋定则知感应电流的方向是顺时针方向，B正确金属圆环匀速出磁场过程中，磁通量的变化率在发生变化，D错误答案：B4.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m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆

7、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()AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad解析：线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，从最低点摆到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，所以选B.答案：B5.在一根较长的铁钉上，用漆包线绕上两个线圈A、B，将线圈B的两端接在一起，并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方，如图所示下列判断正确的是

8、()A开关闭合时，小磁针不发生转动B开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向里转动C开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向里转动D开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向外转动解析：开关保持接通时，A内电流的磁场向右；开关断开时，穿过B的磁感线的条数向右减少，因此感应电流的磁场方向向右，感应电流的方向由C到D，CD下方磁感线的方向垂直纸面向里，小磁针N极向里转动答案：C6 利用楞次定律的推论“增反减同”解题如图3所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将 ()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的

9、方向答案C解析当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动7 利用楞次定律的推论“阻碍相对运动”解题如图4所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()图4A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地答案D解析甲是闭合铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙不是闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由

10、落体运动，所需时间相同，故D正确考点一：电磁感应现象能否发生的判断1 磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变2 判断流程：(1)确定研究的闭合回路(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量.(3) 例1如图5所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 ()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移图5D匀强磁场均匀增加解析只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感应电流，当圆盘绕

11、过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，A、C错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时，圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，B、D正确答案BD例二：如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路中产生感应电流的是()Aab向右运动，同时使减小B磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(0°090°)解析：设

12、此时回路面积为S ，据题意，磁通量BScos ，A选项中，S增大，减小，即cos 增大，则增大，所以A对；B选项中，磁感应强度B减小，减小即cos 增大，则可能不变，B错；C选项中，S减小，磁感应强度B增大，则可能不变，C错；D选项中，S增大，磁感应强度B增大，增大，cos 减小，则可能不变，D错答案：A例三：如图所示为当年法拉第实验装置示意图，两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种情况能使线圈B中产生感应电流()A将开关S接通或断开的瞬间B开关S接通一段时间之后C开关S接通后，改变滑动变阻器滑动头的位置时D拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间解析

13、：根据法拉第对产生感应电流的五类概括，A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的条件而开关S接通一段时间之后，A线圈中电流恒定，不能使B线圈中产生感应电流B项错答案：ACD考点二利用楞次定律判断感应电流的方向1.感应电流方向的判断方法方法一：右手定则(适用于部分导体切割磁感线)方法二：楞次定律楞次定律的应用步骤(“程序法”)（增反减同，增缩减扩，来拒去留） （一磁通，二电流，三方向）例三：（2013·广州模拟)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，通过电流表的感应电流方向是()AaGbB先aGb，后bGaCbGaD先bGa，后

14、aGb解析：(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下(2)穿过线圈向下的磁通量增加(3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上(4)应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由bGa.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由aGb.答案：D例四：(2011·上海单科·13)如图6，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转

15、图6D逆时针减速旋转解析由楞次定律知，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B.答案B例五：如图7(a)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A中通以如图(b)所示的交变电流，t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，在t1t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是 ()图7A线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收

16、缩的趋势答案A解析在t1t2时间段内，A线圈的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增加的，由此可判定B线圈中的电流为顺时针方向线圈的扩张与收缩可用阻碍变化的观点去判定在t1t2时间段内B线圈内的增强，根据楞次定律，只有B线圈增大面积，才能阻碍的增加，故选A.例六：如图8所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为()A内环顺时针，外环逆时针B内环逆时针，外环顺时针C内、外环均为顺时针 图8D内、外环均为逆时针答案A解析磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知感应电流对整个电路而言应沿逆时针方向；若分开讨论，则外环逆时针，内环顺时针，A

17、正确.例七：2012·海南单科)如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则()AFT1mg，FT2mgBFT1mg，FT2mgCFT1mg，FT2mgDFT1mg，FT2mg解析：金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知FT1mg，FT2mg，A项正确答案：A例八：如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在

18、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将互相靠拢BP、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：根据楞次定律的拓展应用可知：感应电流的效果总是要反抗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将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选A、D.答案：AD“一定律三定则”的应用技巧1应用现象及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. 应用技巧无论

19、是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断“电生磁”或“磁生电”均用右手判断例十如图所示，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向左减速运动解析：MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由MNL1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QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为PQ且增大向左加速运动答案：BC 例十一：如图所示，在水平平行金属

20、导轨之间存在一匀强磁场，导轨电阻不计，导轨上放两根导线ab和cd，导轨跟大线圈A相连，A内有一小闭合线圈B，磁感线垂直导轨所在的平面向上(俯视)小线圈B中能产生感应电流，且使得ab和cd之间的距离减小，下列叙述正确的是()A导线ab加速向右运动，B中产生逆时针方向的电流，cd所受安培力水平向右B导线ab匀速向左运动，B中产生顺时针方向的电流，cd所受安培力水平向左C导线cd匀速向右运动，B中不产生感应电流，ab不受安培力D导线cd加速向左运动，B中产生顺时针方向的电流，ab所受安培力水平向左解析：在ab和cd只有一个运动且ab向右运动或cd向左运动时，ab和cd间的距离才会减小；导线ab向右运

21、动时，由楞次定律(或右手定则)可知，回路abdca中感应电流的方向是逆时针的，即cd中的感应电流由dc，由左手定则可知，cd所受安培力水平向右，而ab和大线圈A构成的回路中的感应电流则是顺时针方向的，若ab加速运动，则感应电流穿过小线圈的向下磁通量增加由楞次定律可知，小线圈B中的感应电流为逆时针方向；同理可得，当导线cd向左加速运动时，B中产生顺时针方向的感应电流，ab所受安培力水平向左，所以叙述正确的是A、D.答案：AD高考题组：高考题组1 (2012·山东理综·14)下列叙述正确的是()A法拉第发现了电磁感应现象B惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大C牛顿最早通

22、过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果答案AD解析电磁感应现象的发现者是法拉第，故选项A正确；惯性是物体本身固有的属性，质量是物体惯性大小的唯一量度，故选项B错误；伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因，故选项C错误；楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的表现，故选项D正确2 (2012·北京理综·19)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图11，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起图11某同学另找来

23、器材再探究此实验他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是 ()A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同答案D解析金属套环跳起的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的线圈接在直流电源上，S闭合时，金属套环也会跳起电源电压越高，线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈若套环是非导体材料，则套环不会跳起故选项A、B、C错误，选项D正确3 (2011·海南单科·20)如图12，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后