高中物理课件 第十二章 第一讲 电磁感应现象楞次定律

考点点击1.电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律Ⅱ2.导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则Ⅱ3.自感现象Ⅰ4.日光灯Ⅰ考点点击说明：1.导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限

于L垂直于B、v的情况.2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各

点电势的高低.考情播报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，常结合电路、力学、能量转化与守

恒等知识.3.公式E＝Blv的应用，平动切割、转动切割、单

杆切割和双杆切割，常与力、电综合考查.4.对电磁感应图象问题的考查主要以选择题为

主，是常考知识点.1．本章知识点较多，且本章内容经常与力、电结合，所

以复习本章时，要深刻理解基本概念和基本规律，领

会前后知识间的联系．2．对本章的复习，一要抓住两个定律(楞次定律、法拉

第电磁感应定律)和等效电路；二要重视理论联系实

际，重视从能量角度分析问题，电磁感应的过程就是

其他形式的能量转化为电能的过程．另外还应注意以

下问题：(1)要深刻理解并熟练掌握安培定则、左手定则、右手定则

的应用条件及其与所判断物理量之间的因果关系．(2)要深刻理解E－t、I－t、Φ－t、B－t等图象的物理意义．(3)要注意电磁感应在实际中的广泛应用，如磁悬浮原理、

电磁阻尼、电磁驱动、电磁流量计等.一、磁通量1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向

面积S和B的乘积．2．公式：Φ＝

.3．单位：1Wb＝

.4．物理意义：指垂直穿过某一面积的磁感线的条数．垂直的平面BS1T·m2磁通量是标量，但有正负，其正负既不表示方向也不表示大小，仅表示磁感线是从正面穿过还是从反面穿过，若从正面穿过为正，则从反面穿过为负．求磁通量变化时，应将符号代入．二、电磁感应现象1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的

发生变化．磁通量2．引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做

运动，导致Φ变；(2)线圈在磁场中转动，导致Φ变；(3)

变化，导致Φ变．3．产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线

圈平面的

发生变化，线路中就有感应电动势产生．切割磁感线线圈面积或磁场强弱磁通量电磁感应现象的实质是产生感应电动势，只有电路闭合时才产生感应电流．三、感应电流方向的判定1．Φ＝BS的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂

直的情况．当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有

Φ＝BScosθ.可理解为Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直

于B方向上投影的乘积．也可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ

等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图12－1－

1甲所示．2．面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线

圈在磁场范围内的面积．如图12－1－1乙所示，S应为

线圈面积的一半．3．多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝

数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条

数相同，而穿过线圈磁感线条数可表示磁通量的大小．4．合磁通量的求法若某个平面内有不同方向的磁场共同存在，计算穿过这

个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方

向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等

于这个平面内的合磁通量．1．关于磁通量，下列说法正确的是 (

)A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量

B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则

穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大

C．磁通量大磁感应强度不一定大

D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处

的磁通量比放在N处的大，则M处的磁感应强度

一定比N处的大解析：磁通量只有大小，没有方向，是标量，故A错．由Φ＝BScosθ知，Φ的大小与B、S、θ三个量有关，故B、D错，C正确．答案：C1．楞次定律中“阻碍”的含义谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”阻碍效果阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行2．楞次定律的使用步骤3．楞次定律的推广对楞次定律中“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：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈平面有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．

如果考查的问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究可以使分析问题的过程简化．2．如图12－1－2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(

)A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离C．p、q保持静止D．因磁铁的极性未知，故无法判断p、q运动方向解析：条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过闭合回路的磁通量将增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现应为：使回路面积减小以延缓磁通量的增加，故A正确．答案：A1．应用现象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．应用区别关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．判断感应电流方向的右手定则是楞次定律的特例，在导体切割磁感线的情况下，用右手定则比楞次定律方便．3．如图12－1－3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在磁场力的作用下向右运动，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：分析该类问题，首先要明确PQ运动是引起MN运动的原因，然后根据楞次定律和左手定则判断．由右手定则，PQ向右加速运动，穿过L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定则可判断MN向左运动，故A错．若PQ向左加速运动，情况正好和选项A相反，故B对．若PQ向右减速运动，由右手定则，穿过L1的磁通量向上且减小，由楞次定律和左手定则可判知MN向右运动，故C对．若PQ向左减速运动，情况恰好和选项C相反，故D错．答案：BC如图12－1－4所示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为θ，在线圈绕其一边顺时针转过90°到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？[思路点拨]

求解该题时应注意：(1)线圈在水平位置(a)时的磁通量Φ1及线圈在竖直位置(b)时的磁通量Φ2；(2)磁感线从线圈不同侧面穿过时，磁通量的正负不同．[课堂笔记]

在a位置时，Φ1＝BSsinθ在b位置时Φ2＝－BScosθ所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(cosθ＋sinθ)．[答案]

BS(cosθ＋sinθ)求解磁通量时，由于B与线圈平面有一定夹角，即不垂直时可以将B进行正交分解，求出垂直于线圈平面方向的磁场，也可以将线圈的面积向垂直于B方向上投影.(2009·浙江高考)如图10－1－3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(

)

A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d[思路点拨]分析该题的流程图如下：[课堂笔记]线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；线框过竖直位置继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确．[答案]

B利用楞次定律确定感应电流方向，应抓住：两个方向(原磁场方向、感应电流磁场方向)、一个变化(磁通量增加或减少)、两个定律(楞次定律和安培定则)．

一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心．若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空(

)A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势下端高

B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势下端高

C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属

杆中感应电动势上端高

D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属

杆中一定没有感应电动势[思路点拨]

分析该题时应注意以下三点：(1)确定赤道上空地磁场分布情况；(2)飞机沿不同方向飞行时，金属杆切割磁感线的情况；(3)右手定则确定感应电动势的高低．[课堂笔记]

赤道上方的地磁场方向是由南指向北，根据右手定则，飞机由东向西飞行时，杆下端电势高，而飞机由西向东飞行时，杆上端电势高，故A对、B对．若飞机沿经线由南向北或由北向南水平飞行时，杆均不切割磁感线，杆中不会产生感应电动势，故C错、D正确．[答案]

ABD利用右手定则判断时，应明确磁场方向、切割方向及感应电流方向与手掌的对应关系，且应分清左、右手.如图12－1－6所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(

)A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势

高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d

点为等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势

高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电

势高于c点[思路点拨]

解答本题首先要明确磁场的方向，再假设能形成闭合电路，然后用右手定则判断感应电流的电流方向，从而判断电势的高低端．[解题样板]当金属棒ab向右匀速运动切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，c点与d点等电势，故A错误，B正确．当金属棒ab向右加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向，又由E＝Blv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流应沿逆时针方向，而在右边电路中，感应电动势仅产生于绕在铁芯上的那部分线圈上，把这个线圈看成电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点，故C错误，D正确．[答案]

BD产生电动势的那部分导体，相当于电源，且在电源内部电流应由负极(低电势)流向正极(高电势)．1．(2009·广东理基)发现通电导线周围存在磁场的科学家是

(

)A．洛伦兹B．库仑

C．法拉第

D．奥斯特解析：洛伦兹发现运动电荷在磁场中受磁场力(洛伦兹力)，库仑总结出了库仑定律，法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特发现通电导体周围存在磁场．答案：D2．如图12－1－7所示为地磁场磁感

线的示意图．在北半球地磁场的竖直分量向下．飞机在我国上空

匀速巡航，机翼保持水平，飞机

高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设

飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电

势为φ2，则 (

)A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高解析：对A选项：磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，A正确．同理，飞机从东往西飞，仍是φ1>φ2，B错．从南往北、从北往南飞，都是φ1>φ2，故C选项正确，D选项错误．答案：AC3．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、零

刻度在中央的电流计及开关按如图12－1－8所示连

接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学

发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流

计指针向右偏转．由此可以推断 (

)A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，

都能引起电流计指针向左偏转B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指

针向右偏转C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能

使电流计指针静止在中央D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流

计指针偏转的方向解析：由于变阻器滑动头P向左加速滑动时，可使B中磁通量减少而产生的电流为I0，当P向右加速滑动时B中磁通量增加而产生的电流为I1，I1与I0方向相反，所以指针应向左偏，而线圈A向上移动，可使B中磁通量减少，引起B中感应电流与I0同向，指针向右偏，故A错；A中铁芯向上拔出或断开开关，激发的B中感应电流与I0同向，电流计指针向右偏转，选项B正确；C项中有感应电流产生，指针应偏转，故C错；因为无需明确感应电流的具体方向，故D错．答案：B4．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图12－1－9所示．