第27講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),電磁感應(yīng)現(xiàn)象 核心知識(shí)整合 1.磁通量 (1)定義:與垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的的乘積,叫穿過這個(gè)面的磁通量,簡稱磁通。用字母表示。 (2)大小:在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)BS時(shí),=;當(dāng)BS時(shí),磁通量為。不垂直時(shí),取S在與B垂直方向上的投影。 (3)單位:,符號(hào):。,磁感應(yīng)強(qiáng)度B,面積S,BS,0,韋伯,Wb,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),特別提醒: 磁通量是標(biāo)量,卻有正、負(fù)之分。若規(guī)定磁感線從線圈平面的a面穿入為正,則從它的反面b面穿入用負(fù)表示,磁通量概念是學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)。 由=BS,可以得到 。通過某一平面的磁通量的大小,可以用穿過這一平面的磁感線條數(shù)的多少來形象表示。因此,磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義叫磁通量密度或磁通密度,其單位可表示為Wb/m2。 當(dāng)穿過某個(gè)面有方向相反的磁場,則不能直接用=BS。應(yīng)考慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),2.磁通量的變化量:=2-1 開始和轉(zhuǎn)過180時(shí)平面都與磁場垂直,穿過平面的磁通量是不同的,一正一負(fù),=-2BS,而不是零。 3.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件: 只要穿過閉合電路的發(fā)生變化,即0,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 4.產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì): 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生,如果回路閉合,則產(chǎn)生;如果回路不閉合,則只有,而無。,磁通量,感應(yīng)電動(dòng)勢,感應(yīng)電流,感應(yīng)電動(dòng)勢,感應(yīng)電流,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),命題點(diǎn)一磁通量及其計(jì)算 【例1】 我國的嫦娥二號(hào)探月衛(wèi)星在發(fā)射1 533 s后進(jìn)入近地點(diǎn)高度為200 km的地月轉(zhuǎn)移軌道。假設(shè)衛(wèi)星中有一邊長為50 cm的正方形導(dǎo)線框,由于衛(wèi)星調(diào)整姿態(tài)線框由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向,此處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=410-5 T,方向如圖所示,該過程中磁通量的改變量的大小是 Wb。 方法技巧用=BS計(jì)算磁通量要注意,公式=BS適用條件勻強(qiáng)磁場,面積S為線圈垂直磁感線平面的有效投影面積。,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例2】 如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為l,匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例3】 一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向水平向右,一面積為S的矩形線圈abcd如圖所示放置,平面abcd與豎直方向成角,此時(shí)通過線圈的磁通量為。將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180角,則穿過線圈平面的磁通量的變化量為。,答案:BScos 2BScos 解析:矩形線圈abcd如圖所示放置,勻強(qiáng)磁場方向水平向右,平面abcd與豎直方向成角,則此時(shí)通過線圈的磁通量為1=BScos 。當(dāng)規(guī)定此時(shí)穿過線圈為正面,則當(dāng)線圈繞ad軸轉(zhuǎn)180角時(shí),穿過線圈反面,則其磁通量2=-BScos 。因此穿過線圈平面的磁通量的變化量為=1-2=2BScos 。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),易錯(cuò)警示“正負(fù)”代表的不同含義 1.矢量中正負(fù)代表方向; 2.功的正負(fù)代表“促進(jìn)”物體運(yùn)動(dòng),或“阻礙物體運(yùn)動(dòng)”,+5 J的功和-5 J的功一樣大; 3.重力勢能的正負(fù)代表在零勢能參考平面的上方或下方,+5 J的重力勢能比-5 J的重力勢能大; 4.磁通量的正負(fù)代表磁感線從線圈不同的面穿過。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),命題點(diǎn)二產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 【例4】 如圖所示,空間內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,閉合導(dǎo)線框abcd與磁場平行,下列情形中線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是() A.線框向右平移 B.線框向上平移 C.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D.線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 方法技巧判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)把握兩點(diǎn):一是要有閉合回路;二是回路中的磁通量要發(fā)生變化。,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例5】 如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中,一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是() A.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使減小 B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,角同時(shí)也減小 C.ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B D.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0<<90),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),思路點(diǎn)撥電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程 (1)確定研究的閉合回路。 (2)明確回路內(nèi)的磁場分布,并確定該回路的磁通量。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),感應(yīng)電流方向的判斷 核心知識(shí)整合 1.楞次定律 (1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的的變化。 (2)適用范圍:適用于一切回路變化的情況。,阻礙,磁通量,磁通量,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),2.右手定則 (1)使用方法:讓磁感線穿入,大拇指指向 的方向,其余四指指向的方向。 (2)適用范圍:適用于切割磁感線的情況。,右手手心,導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流,部分導(dǎo)體,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一楞次定律 【例6】 如圖所示,水平桌面上放有一個(gè)閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一個(gè)條形磁鐵。當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動(dòng)時(shí),下列判斷正確的是() A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對(duì)桌面壓力減小 B.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢,對(duì)桌面壓力減小 C.鋁環(huán)有收縮趨勢,對(duì)桌面壓力增大 D.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢,對(duì)桌面壓力增大,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例7】 如圖所示,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是() A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢 D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例8】 如圖所示,鋁質(zhì)的圓筒形管豎直立在水平桌面上,一條形磁鐵從鋁管的正上方由靜止開始下落,然后從管內(nèi)下落到水平桌面上。已知磁鐵下落過程中不與管壁接觸,不計(jì)空氣阻力,下列判斷正確的是() A.磁鐵在整個(gè)下落過程中做自由落體運(yùn)動(dòng) B.磁鐵在管內(nèi)下落過程中機(jī)械能守恒 C.磁鐵在管內(nèi)下落過程中,鋁管對(duì)桌面的壓力等于鋁管的重力 D.磁鐵在下落過程中動(dòng)能的增加量小于其重力勢能的減少量,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),思路點(diǎn)撥應(yīng)用楞次定律處理電磁感應(yīng)問題的常用方法 1.常規(guī)法:根據(jù)原磁場方向及磁通量變化情況,應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向,利用安培定則判斷出感應(yīng)電流方向,利用左手定則判斷導(dǎo)體受力和運(yùn)動(dòng)趨勢。 2.效果法:由楞次定律可知,感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,根據(jù)“阻礙”的原則,直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢做出判斷。 3.口訣法:即“增反減同,來拒去留,增縮減擴(kuò)”。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),方法技巧楞次定律中“阻礙”的含義,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),命題點(diǎn)二安培定則、右手定則、左手定則綜合運(yùn)用 【例9】 如圖所示,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是() A.PQRS中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向 B.PQRS中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 C.PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向 D.PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例10】 (多選)兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,在導(dǎo)軌上導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動(dòng)。當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是() A.CD內(nèi)有電流通過,方向是DC B.CD向左運(yùn)動(dòng) C.磁場對(duì)CD作用力向左 D.磁場對(duì)AB作用力向左,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 核心知識(shí)整合 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件。 2.實(shí)驗(yàn)原理 穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 3.實(shí)驗(yàn)器材 蹄形磁鐵、導(dǎo)線棒、導(dǎo)線若干、靈敏電流表、大線圈、小線圈、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、直流電源。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),4.實(shí)驗(yàn)電路與步驟 (1)探究導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),(2)探究磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),(3)模仿法拉第的實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理與操作 【例11】 下圖是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)所需的器材,用實(shí)線將帶有鐵芯的小線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成回路,將小量程電流表和大螺線圈B連接成回路。并列舉出實(shí)驗(yàn)中改變回路的磁通量,使回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式: (1); (2); (3)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),答案:實(shí)物連接見解析圖; (1)將小線圈A插入大線圈B中;開關(guān)閉合(或斷開)瞬間; (2)閉合開關(guān),將小線圈A插入大線圈B(或從大線圈B中取出); (3)閉合開關(guān),將小線圈A插入大線圈B中后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),解析:小線圈A、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)組成一個(gè)回路;大線圈B與電流表組成一個(gè)閉合回路,如圖所示。小線圈A放在大線圈B內(nèi),當(dāng)小線圈A中的電流發(fā)生變化時(shí),大線圈B處的磁場也發(fā)生變化,進(jìn)而使穿過大線圈B的磁通量發(fā)生變化,大線圈B與電流表組成的閉合回路中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流,所以采取的方式只要能夠改變A中的電流就可以了。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律 核心知識(shí)整合 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律。 2.實(shí)驗(yàn)原理 感應(yīng)電流的磁場方向阻礙原磁場磁通量的變化。 3.實(shí)驗(yàn)器材 條形磁鐵、靈敏電流表、線圈、干電池、定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)確定線圈導(dǎo)線繞向,仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)用線圈導(dǎo)線的繞向,用白線把繞向標(biāo)識(shí)好,如圖1所示。 (2)用干電池確定電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系,電路圖如圖2所示。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),(3)探究影響感應(yīng)電流方向的因素。 如圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈中拔出,分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表格,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理與操作 【例12】 (20172018學(xué)年浙江寧波六校高二下)下圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,部分導(dǎo)線已連接。 (1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中未完成的電路連接好。 (2)在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:將原線圈迅速插入副線圈時(shí),靈敏電流計(jì)指針將(選填“向右偏”“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),答案:(1)如圖所示 (2)向右偏,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),解析:(1)將電源、開關(guān)、變阻器、小螺線管串聯(lián)成一個(gè)回路,再將電流計(jì)與大螺線管串聯(lián)成另一個(gè)回路,電路圖如圖所示。 (2)閉合開關(guān),穿過副線圈的磁通量增大,靈敏電流表的指針向右偏;將原線圈迅速插入副線圈時(shí),磁場方向不變,穿過副線圈的磁通量增大,靈敏電流計(jì)指針將向右偏轉(zhuǎn)一下。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例13】 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究楞次定律”的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)記錄如下表,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄中有三處忘記記錄了,請(qǐng)你補(bǔ)充完整:;。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),【例13】 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究楞次定律”的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)記錄如下表,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄中有三處忘記記錄了,請(qǐng)你補(bǔ)充完整:;。,答案:從線圈中抽出向右偏轉(zhuǎn)S極朝下,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)(13),實(shí)驗(yàn)(14),解析:從圖中可以看出當(dāng)N極朝下插入線圈時(shí),穿過線圈的向下的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,此時(shí)感應(yīng)出向上的磁場,并導(dǎo)致電流表向左偏轉(zhuǎn); 當(dāng)S極朝下并從線圈中抽出時(shí),則穿過線圈向上的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,則應(yīng)該感應(yīng)出向上的磁場,所以這時(shí)候電流表也向左偏; 當(dāng)N極向下并從線圈中抽出時(shí),穿過線圈向下的磁通量減小,根據(jù)楞次定律應(yīng)感應(yīng)出向下的磁場,與題給條件相反,所以電流表應(yīng)該右偏; 當(dāng)S極朝下并插入線圈時(shí),則向上的磁通量增大,則感應(yīng)出向下的磁場,則電流表會(huì)右偏。,1,2,3,4,5,1.關(guān)于磁通量的說法正確的是() A.磁通量有正負(fù)之分,所以磁通量是矢量 B.引入磁通量的概念,是為了描述磁場中某一個(gè)面的磁場分布情況 C.引入磁通量的概念,是為了描述磁場中某一點(diǎn)的磁場分布情況 D.由磁通量計(jì)算式=BS可知,在勻強(qiáng)磁場中磁通量就等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈面積的乘積,答案,解析,1,2,3,4,5,2.下列四幅圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是(),答案,解析,1,2,3,4,5,3.如圖所示,無限長直導(dǎo)線中通以電流I,矩形線圈與電流共面,下列情況在線圈中沒有感應(yīng)電流的是() A.電流I增大 B.線圈向下平動(dòng) C.線圈向右平動(dòng) D.電流I減小,答案,解析,1,2,3,4,5,4.(多選)如圖所示,在光滑水平桌面上有兩個(gè)金屬圓環(huán),在它們圓心連線中點(diǎn)正上方有一個(gè)條形磁鐵,當(dāng)條形磁鐵自由下落時(shí),將會(huì)出現(xiàn)的情況是() A.兩金屬環(huán)將相互靠攏 B.兩金屬環(huán)將相互排斥 C.磁鐵的加速度會(huì)大于g D.磁鐵的加速度會(huì)小于g,答案,解析,1,2,3,4,5,6,5.甲、乙兩個(gè)同心的閉合金屬圓環(huán)位于同一平面內(nèi),甲環(huán)中通以順時(shí)針方向電流I,如圖所示,當(dāng)甲環(huán)中電流逐漸增大時(shí),乙環(huán)中每段導(dǎo)線所受磁場力的方向是() A.指向圓心 B.背離圓心 C.垂直紙面向內(nèi) D.垂直紙面向外,答案,解析,