高考物理 电磁感应现象 楞次定律课件

1、自主学习 1定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面， 与 的乘积叫做穿过这个面的磁通量,磁感应强度B,面积S,2定义式： . 该式成立的条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直如果磁感线与平面不垂直，上式中的S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 BSsin 其中为磁场方向与平面之间的夹角,BS,3其国际单位的符号是 4磁通量所表示的就是穿过磁场中某个面的 的条数 5磁通量的变化：21.,Wb,磁感线,深化拓展 对磁通量的进一步理解 1引起磁通量变化的三种方式 (1)面积变化：BS，S为闭合线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向的有效面积，有两种情况： 导体切割磁感线运动；闭合线圈在磁场中转动 (2)

2、磁场变化：由于空间分布的磁场发生变化，引起回路磁通量变化 (3)面积和磁场同时变化,2磁通量的变化及计算应注意的问题 (1)磁通量有正负可以规定磁感线从某个方向穿入线圈为正、穿出为负如图甲所示： 当线圈在磁场中转过180时，B、S不变，若开始时磁通量BS，则磁通量变化量2BS. 围绕磁铁的两个线圈S1、S2，面积S2S1，但磁通量21.,(2)线圈面积发生变化，但磁通量不一定变化 如图乙所示，S1是磁场区域，S2是闭合线圈，S2增大时，BS不变 如图丙所示，线圈面积由S1变为S2时，垂直于B方向的面积不变，故磁通量不变,【特别提醒】(1)当线圈在磁场中转动180时，磁通量的变化量不为零 (2)

3、当线圈面积增大时，磁通量可能增大，可能减小，也可能不变,针对训练 如图所示，在某区域内有匀强磁场，其磁感应强度B6.0T，方向沿正x轴，已知abcd40cm，becfefbcad30cm，试求： (1)通过矩形abcd面积S1的磁通量1； (2)通过矩形befc面积S2的磁通量2； (3)通过矩形aefd面积S3的磁通量3.,解析：(1)根据磁通量公式BS，因S1B，故 1BS16.00.40.3Wb0.72Wb (2)同理，因S2B，无磁感线穿过S2，故20. (3)同理，因S3不与B垂直，其面积在垂直于B的方向的投影面积S3S3cos，故 3BS3cos6.00.50.3 Wb0.72Wb

4、 答案：(1)0.72Wb(2)0(3)0.72Wb,自主学习 1定义：利用 产生电流的现象叫电磁感应现象 2感应电流：在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流 3产生感应电流的条件：一是电路必须是 的，二是穿过电路的 量发生变化这两条缺一不可 4产生感应电动势的条件：不管电路是否闭合，只要穿过电路的 量发生变化即可,磁场,闭合,磁通,磁通,深化拓展 (1)产生感应电流的条件：同时满足电路闭合和磁通量发生变化两个条件 (2)产生感应电动势的条件：穿过电路的磁通量发生变化无论电路闭合与否，只要磁通量发生变化，就一定有感应电动势产生这好比一个电源，不论外电路是否闭合，电动势总是存在的,针对训练 下图中

5、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：B,自主学习 1楞次定律 (1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要 引起感应电流的 量的变化 (2)适用情况：所有电磁感应现象,阻碍,磁通,2右手定则 (1)内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个 ，让磁感线垂直手心进入，拇指指向 的方向，其余四指指的就是感应电流的方向 (2)适用情况： 产生感应电流,平面内,导体运动,闭合电路

6、部分导体切割磁感线运动,深化拓展 对楞次定律的理解 1楞次定律中“阻碍”二字的含义,【特别提醒】(1)“阻碍”并不等于“相反” 在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流的方向和原磁场的方向相反事实上，它们可能同向，也可能反向，要根据磁通量的变化情况做出判断 (2)“阻碍”并不能“阻止” 感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量变化，但不能阻止，最后该增加的仍增加，该减少的仍减少只不过增加或减少变慢了,2楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的方式有四种：阻碍原磁通量的变化(增反减同)；阻碍导体的相对运动(来拒去留)；通过改变线圈面积

7、来“反抗”(扩大或缩小)；阻碍原电流的变化(自感现象),针对训练 如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是() A向下运动 B向上运动 C向左平移 D以上都不可能,解析：此题可逐个答案用楞次定律应用步骤分析，但太繁琐，若将应用步骤逆过来判定则能迅速地找出答案，分析如下： (1)若感应电流方向从A经R到B，根据安培定则可知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下 (2)由楞次定律得螺线管内磁通量的变化应是向下的减小或向上的增加 (3)由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场是向下的，故应是磁通量减小，即磁铁向上运动或向左或向右平移，故BC正确 答案：BC,规律方法

8、用楞次定律判断感应电流方向的流程：,【例1】如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行共轴，则线圈2从正上方下落至1的正下方过程中，从上往下看，线圈2的感应电流为(),A无感应电流 B有顺时针方向的感应电流 C先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流 D先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流 思路点拨判断感应电流方向的两种常用方法： (1)常规法： 据原磁场(B原方向及情况) 确定感应磁场(B感方向) 判断感应电流(I感方向),楞次定律,安培定则,(2)效果法： 由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“

9、原因”，深刻理解“阻碍”的含义据“阻碍”原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速,解析法一线圈1中环形电流的磁场方向由安培定则可知向上，线圈2从正上方下落到与线圈1共面的过程中穿过线圈2的磁通量增加，感应电流形成的磁场要阻碍磁通量的增加，故感应电流形成的磁场方向与线圈1的磁场方向相反 ，再根据安培定则判断可知，线圈2中电流方向为顺时针在线圈2从与1共面落到正下方的过程中，穿过线圈2的磁通量减少，感应电流形成的磁场要阻碍磁通量的减少，故感应电流形成的磁场与线圈1的磁场方向相同，再根据安培定则判断可知，线圈2中电流方向为逆时针所以答案选C.,法二由楞次定律可知，感应电流在原磁场中所受到的作用力

10、阻碍它们的相对运动，则在靠近过程中应是斥力，反向电流相斥，故2中电流为顺时针，在远离过程中应是引力，同向电流相吸，故2中电流为逆时针，应选C. 答案C 总结提升在本题法二中，靠近时受斥力，远离时受引力，可概括“来者拒之，走者拉之”在法二中还应用了“同向电流相吸、反向电流相斥”这一结论,(2009浙江理综)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(),Aabc

11、da Bdcbad C先是dcbad，后是abcda D先是abcda，后是dcbad 解析本题考查楞次定律，意在考查考生运用楞次定律判断感应电流方向的方法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B,规律方法 楞次定律应用的推广 1阻碍原磁场磁通量的变化 此类问题要先利用楞次定律分析感应电流的磁场与引起感应电流的原磁场方向之间的关系，再利用安培定则判断感应电流或引起感应电流的电流方向,【例2】两圆环A、B置于同一水平面上，其中A

12、为均匀带电绝缘环，B为导体环当A以如图所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示的感应电流，则() AA可能带正电，且转速减小 BA可能带正电，且转速增大 CA可能带负电，且转速减小 DA可能带负电，且转速增大,解析B中产生如图所示的感应电流，则感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由楞次定律可知，A中电流产生的磁场可能是方向垂直纸面向外，强度减小，由安培定则可以判断A带负电，且转速减小；也可能是方向垂直纸面向内，强度增大，由安培定则可以判断A带正电，且转速增大 答案BC 总结提升本题集中反映了楞交定律中“阻碍”二字的含义：“增反减同”,如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a

13、、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动() Aa、b将相互远离 Ba、b将相互靠近 Ca、b将不动 D无法判断,解析：根据BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势由于S不可改变，为阻碍增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离 答案：A,2阻碍导体与磁体之间的相对运动 若是导体与磁体之间发生相对运动的问题，则可从“感应电流的磁场要阻碍导体与磁体之间发生相对运动”的角度去考虑，即“来拒去留”，分析导体中感应电流的磁场方向，从而判断出感应电流的方向,【例3】如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导

14、轨上，形成一个闭合回路，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,解析解法一：设磁铁下端为N极，如右图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向可见，PQ将互相靠拢由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果,解法二：根据楞次定律的另一表述感应电流的效果，总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

15、的靠近所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g. 答案AD,总结提升(1)根据安培力F的方向，可以看出它有两个作用效果，一是“想使”闭合电路的面积减小，二是“想使”闭合电路远离靠近的磁铁，其目的都是为了阻碍磁通量的增加 (2)对比以上方法可得：如果问题不涉及感应电流的方向，则从楞次定律的另一种表述出发分析问题更简便,如图所示，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，此时整个装置静止，下列说法中正确的是(),A使条形磁铁N极垂直a环靠近a，a靠近磁铁 B使条形磁铁N极垂直a环远离a，a靠近磁铁 C使条形磁铁N极垂直b环靠近b，b靠近

16、磁铁 D使条形磁铁N极垂直b环靠近b，b将不动 解析：当磁铁靠近或远离a时，a环中的变化，由楞次定律知，a环将远离或靠近磁铁，故B项对，A项错；b环不闭合，无感应电流产生，与磁铁无力的作用，故D项对，C项错 答案：BD,3使线圈扩张或收缩的趋势 B与S的变化均可引起磁通量的变化在此类问题中，要判断清楚引起线圈磁通量变化的是什么因素若是磁感应强度增加引起的磁通量增加，则线圈面积有缩小的趋势或线圈有远离磁体的趋势；若是磁感应强度减小引起的磁通量减少，则线圈面积有增大的趋势或线圈有靠近磁体的趋势,【例4】如图所示，水平桌面上放有一闭合铝环，在铝环的上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿垂直铝环所在平面且过铝

17、环中心的轴线竖直向下迅速运动时，下列判断正确的是(),A铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小 B铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大 C铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小 D铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大 解析当磁铁向下运动时，通过铝环的磁通量增加，铝环通过缩小面积来阻碍磁通量的增加同时磁铁靠近，铝环向下运动来阻碍磁通量的增加，但有桌面挡住，因此对桌面的压力增大 答案D,总结提升本题容易犯的错误是：认为铝环有电流产生后，它与磁体之间会产生相互吸引而对桌面的压力减小,如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将() A向右运动 B向左运动 C运动方向

18、与条形磁铁的转动方向有关 D运动方向与条形磁铁的极性有关 答案：A,【例5】图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U1，右方机翼末端处的电势为U2(),A若飞机从西往东飞，U1比U2高 B若飞机从东往西飞，U2比U1高 C若飞机从南往北飞，U1比U2高 D若飞机从北往南飞，U2比U1高 解析我国位于地球的北半球，北半球的地磁场的竖直分量向下当飞行员伸出自己的右手，掌心向上(磁感线穿过手心)，大拇指指向飞机的飞行方向(也就是机翼切割磁感线的运动方向)，此时四指指

19、向飞行员的左侧(也就是电源中的电流方向，或电源正极)，所以不管飞行员沿什么方向飞行，左方机翼末端处的电势都高于右方机翼的末端处的电势，正确答案为A、C. 答案AC,思维升华(1)切割磁感线的导体相当于电源，而对电源内部，感应电流从负极流向正极 (2)对比较抽象的实际问题，要充分利用现有条件进行现场模拟，以切身体会物理情景，做出正确判断如此题可以想象自己就坐在飞机当中，此时飞机做切割磁感线运动,一直升飞机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，则(),Afl2B，且a点电势低于b点电势 B2fl2B，且a点电势低于b点电势 Cfl2B，且a点电势高于b点电势 D2fl2B，且a点电势高于b点电势 解析：解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，BlvBl Bl2f Bl2f；二是感应电动势的方向，由右手定则可判断出感应电动势