第一讲 电磁感应现象和楞次定律

开始逐点清(一)电磁感应现象的理解(基础点速过)

010203目录逐点清(二)感应电流方向的判断(基础点速过)

逐点清(三)楞次定律的推广应用(迷盲点精研)04逐点清(四)

“三定则、一定律”的应用(重难点疏通)

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|·|精要回顾|

[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。()×√|关键知能|·|升维学习|

逐点清(一)电磁感应现象的理解(基础点速过)

对电磁感应现象的认识1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是

(

)A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案：D解析：只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B错误；线圈中插入条形磁铁瞬间回路中磁通量有变化，电流表有变化，磁铁不动后电流表无变化，C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，D正确。

对磁通量的理解2．(2023·淮安模拟)如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过三个线圈的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则

(

)A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞ΦcC．Φa＜Φc＜Φb D．Φa＞Φc＞Φb答案：B

解析：当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此穿过闭合线圈的净磁感线条数a最多，b次之，c最少，即Φa>Φb>Φc，选项B正确。答案：B

感应电流有无的判断4．下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是

(

)答案：A

解析：开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割磁感线，与外电路构成闭合回路，产生感应电流。故选A。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某一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逐点清(二)感应电流方向的判断(基础点速过)

对楞次定律的理解1．关于感应电流，下列说法正确的是

(

)A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反D．当导体切割磁感线运动时，必须用右手定则确定感应电流的方向答案：C

解析：由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，A错误；感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化，B错误；由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增加而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，C正确；导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以由楞次定律确定感应电流的方向，D错误。

应用楞次定律判断感应电流的方向2.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

(

)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答案：B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。3．(2023·泰州质检)线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近线圈。若电流从电流计“＋”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是(

)答案：A解析：该题图A、B中当磁铁向线圈靠近时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流从“＋”接线柱流入电流计，则电流计指针向右偏转，A正确，B错误；当磁铁按如题图C、D所示的方式靠近线圈时，由对称性可知，穿过线圈的磁通量总是零，线圈中不会有感应电流，C、D错误。

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”受到的安培力最大答案：B

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。1．楞次定律中“阻碍”的含义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。逐点清(三)楞次定律的推广应用(迷盲点精研)类型(一)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1]电磁弹射的装置是航空母舰上的一种舰载机起飞装置。如图所示的装置也能进行电磁弹射，线圈固定在光滑绝缘杆MN上、导体圆环套在绝缘杆的左端。则下列说法正确的是

(

)A．开关闭合，圆环将从M端离开绝缘杆B．圆环的位置不变，将滑动变阻器的滑片P向左滑动少许，与滑片滑动前相比，闭合开关瞬间，圆环所受的安培力相同C．如果将电源反接，闭合开关，圆环将向右运动D．如果将圆环放在线圈的右侧，闭合开关，圆环不会离开绝缘杆[答案]

A[解析]

闭合开关，线圈中有电流通过，周围产生磁场，穿过圆环的磁通量增加，则由楞次定律可知，圆环将向左运动，从绝缘杆的M端离开，A正确；圆环的位置不变，将P向左滑动少许，电路中的总电阻减小，闭合开关瞬间，线圈中的电流增大，则圆环所受的安培力增大，B错误；如果将电源反接，闭合开关后穿过圆环的磁通量仍增加，则由楞次定律可知，圆环仍从绝缘杆的M端离开，即圆环仍将向左运动，C错误；如果将圆环放在线圈的右侧，闭合开关，由以上分析可知圆环将从绝缘杆的N端离开，D错误。[例2]

(2023·淮安调研)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热[答案]

C[解析]根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插向线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，反之则电子秤的示数小于m0，A、B错误；根据楞次定律可判断，将磁铁加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流沿逆时针方向(俯视)，C正确；磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。

类型(二)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3]

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，则下列说法错误的是

(

)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[答案]

D[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]

A逐点清(四)

“三定则、一定律”的应用(重难点疏通)

1．“三定则、一定律”的比较定则或定律适用的现象因果关系安培定则电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场因电生磁左手定则(1)安培力——磁场对通电导线的作用力(2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力因电受力右手定则导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象因动生电楞次定律闭合回路磁通量变化产生的电磁感应现象因磁生电2．“三定则、一定律”的联系(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(2)判断感应电流所受安培力方向的“两法”：①先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向；②直接应用楞次定律的推论确定——“来拒去留”“增斥减吸”等。[典例]

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的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN由静止开始向右运动，则PQ所做的运动可能是

(

)A．向右加速运动

B．向左匀速运动C．向右减速运动

D．向左减速运动[答案]

C[规律方法]在二次感应现象中，“程序法”和“逆向推理法”的选择：(1)如果要判断二次感应后的现象或结果，选择程序法。(2)如果已知二次感应后的结果，要判断导体棒的运动情况或磁场的变化，需选择逆向推理法。1．(2023·连云港调研)1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S及电流计G组成另一个回路。如图所示，通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是

(

)A．闭合S的瞬间，G中有a→b的感应电流B．闭合S的瞬间，