第一讲　 电磁感应现象和楞次定律

第十章|电磁感应第一讲电磁感应现象和楞次定律纲举目张·主干系统[微点判断](1)闭合电路内只要有磁通量，就一定有感应电流产生。

(

)(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。

(

)(3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。

(

)(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。

(

)(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。

(

)(6)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。

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)×√√√×√关键知能·逐点清障提能点(一)电磁感应现象的理解[题点自主盘查]

对电磁感应现象的认识1．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊

机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为 (

)A．库仑

B．霍尔

C．洛伦兹

D．法拉第解析：高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象，发现者是法拉第，A、B、C项错误，D项正确。答案：D2．(2022·广州模拟)如图所示，法拉第曾在一个软铁圆环上绕两个互相绝缘的线圈a和b，a与电池组、开关组成闭合回路，b的两端用导线连接，导线正下方有一枚小磁针。使法拉第在“磁生电”方面取得突破性进展的现象是

(

)A．闭合开关瞬间，观察到小磁针发生偏转B．闭合开关一段时间后，观察到小磁针保持偏转状态C．断开开关瞬间，观察到小磁针不发生偏转D．断开开关一段时间后，观察到小磁针保持偏转状态解析：闭合开关瞬间，线圈a中产生电流，线圈a中的电流在铁芯内部产生变化的磁场，则穿过线圈b的磁通量发生变化，在线圈b中会产生感应电流，由于电流的周围存在磁场，所以可观察到小磁针发生偏转，A正确；闭合开关一段时间后，线圈a中电流不发生变化，则穿过线圈b的磁通量不发生变化，线圈b中不会产生感应电流，观察到小磁针不偏转，B错误；断开开关瞬间，线圈a中电流发生变化，线圈a中的电流在铁芯内部产生变化的磁场，则穿过线圈b的磁通量发生变化，线圈b中会产生感应电流，观察到小磁针发生偏转，C错误；断开开关一段时间后，线圈a中电流为零，则穿过线圈b的磁通量为零不变，线圈b中不会产生感应电流，观察到小磁针不偏转，D错误。答案：A

对磁通量的理解3．(鲁科版新教材习题改编)

如图所示，矩形线圈abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知α＝53°，线圈面积为S，磁感应强度为B，现将线圈以bc边为轴顺时针转过90°，其磁通量的改变量大小为

(

)答案：B

感应电流产生条件的认识4．(2023·成都联考)(多选)

如图所示，CD为上下两匀强磁场的理想边界，初始时，两匀强磁场的磁感应强度均为B0，方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界CD重合，AB与CD相互垂直且均过圆心。下列说法正确的是

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)A．同时以相同变化率增大上下磁场的磁感应强度，圆环中无感应电流B．沿AB把左侧金属圆环折90°，穿过圆环的磁通量是初始时的一半C．沿AB把左侧金属圆环折90°，只增大上部分磁场磁感应强度，圆环中无感应电流D．沿CD把下侧金属圆环折90°，只增大上部分磁场磁感应强度，圆环中有感应电流解析：沿AB把左侧金属圆环折90°，穿过圆环的磁通量仍为零，B错误；产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化，故A、D正确，C错误。答案：AD[知能自主落实]1．磁通量大小及其变化分析(1)定量计算通过公式Φ＝BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：①明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小。②平面的面积S应为磁感线通过的有效面积。当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确求出有效面积。③线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响。(2)定性判断磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和。2．感应电流有无的判断方法3．常见的三种产生感应电流的情况提能点(二)感应电流方向的判断[题点自主盘查]

楞次定律的理解1．楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？

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)A．电阻定律 B．库仑定律C．欧姆定律 D．能量守恒定律解析：楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，D正确。答案：D2．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是

(

)A．阻碍引起感应电流的磁通量B．与引起感应电流的磁场方向相反C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同解析：由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可与原磁场方向相反，C正确。答案：C

应用楞次定律判断感应电流的方向3．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是

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)A．同时增大B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2解析：当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D均错误。答案：B

右手定则的应用4.

如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情境发生在赤道，地磁场方向与地面平行。图中摇“绳”两同学是沿东西方向站立的，甲同学站在西边，手握导线上的A点，乙同学站在东边，手握导线上的B点。下列说法正确的是

(

)A．此位置的地磁场方向由北指向南B．当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BC．当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大D．当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大解析：由于地磁场的N极在地理南极，所以赤道处的地磁场方向由南指向北，A错误；当绳向下运动时，根据右手定则，“绳”中电流从西流向东，即从A流向B，B正确；当“绳”摇到最高点和最低点时，“绳”上各点的速度方向与地磁场平行，不切割磁感线，“绳”中不产生感应电流，“绳”不受安培力作用，C、D错误。答案：B

[知能自主落实]1．楞次定律中“阻碍”的含义(1)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。(2)阻碍什么：阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。(3)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”。(4)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．“四步法”判断感应电流方向3．右手定则的理解和应用(1)右手定则适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。(2)右手定则是楞次定律的一种特殊形式，用右手定则能解决的问题，用楞次定律均可代替解决。(3)右手定则应用“三注意”：①磁感线必须垂直穿入掌心；②拇指指向导体运动的方向；③四指所指的方向为感应电流方向。提能点(三)楞次定律的推广应用类型(一)增缩减扩内容使回路面积有扩大或缩小的趋势

——“增缩减扩”注意：此结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境例证[例1]

(2023·巴中质检)(多选)如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则 (

)A．在t1时刻，FN＞G，P有收缩的趋势B．在t2时刻，FN＝G，穿过P的磁通量不变C．在t3时刻，FN＝G，P中有感应电流D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势[解析]当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，即FN＞G，P有收缩的趋势，故A正确；当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此线圈P中无感应电流产生，则t2时刻FN＝G，t4时刻P没有收缩的趋势，故B正确，D错误；t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈P中有感应电流，但此时刻二者之间没有相互作用力，即FN＝G，故C正确。[答案]

ABC类型(二)增反减同与来拒去留内容①阻碍原磁通量变化——“增反减同”②阻碍相对运动——“来拒去留”例证[例2]

如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ。在这个过程中，线圈中感应电流 (

)A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动[解析]由条形磁铁的分布情况可知，线圈在位置Ⅱ时穿过线圈的磁通量最少，线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过线圈自下而上的磁通量减少，根据“增反减同”可判断，B感的方向向上，再由安培定则可知线圈中感应电流的方向沿abcd流动；同理可知线圈从Ⅱ到Ⅲ，感应电流的方向沿abcd流动，故A正确，B、C、D错误。[答案]

A[例3]

(2023·宝鸡月考)

某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是 (

)A．将磁铁加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0B．将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数大于m0C．将磁铁加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)D．将磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳