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第27講 電磁感應現象 楞次定律,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,電磁感應現象 1.磁通量 (1)定義: 與垂直于磁感應強度的 的乘積,叫穿過這個面的磁通量,簡稱磁通。用字母 表示。 (2)大小:在勻強磁場中,當B⊥S時,Φ= ;當B∥S時,磁通量為 。不垂直時,取S在與B垂直方向上的投影。 (3)單位: ,符號: 。,磁感應強度B,面積S,Φ,BS,0,韋伯,Wb,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,特別提醒: ①磁通量是標量,卻有正、負之分。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面穿入用負表示,磁通量概念是學習電磁感應的基礎。 ②由Φ=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的多少來形象表示。因此,磁感應強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。 ③當穿過某個面有方向相反的磁場,則不能直接用Φ=B·S。應考慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,2.磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1 開始和轉過180°時平面都與磁場垂直,穿過平面的磁通量是不同的,一正一負,ΔΦ=-2B·S,而不是零。 3.產生感應電流的條件: 只要穿過閉合電路的 發(fā)生變化,即ΔΦ≠0,閉合電路中就有感應電流產生。 4.產生電磁感應現象的實質: 電磁感應現象的實質是產生 ,如果回路閉合,則產生 ;如果回路不閉合,則只有 ,而無 。,磁通量,感應電動勢,感應電流,感應電動勢,感應電流,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.我國的嫦娥二號探月衛(wèi)星在發(fā)射1 533 s后進入近地點高度為200 km的地月轉移軌道。假設衛(wèi)星中有一邊長為50 cm的正方形導線框,由于衛(wèi)星的調姿由水平方向轉至豎直方向,此處地磁場磁感應強度B=4×10-5 T,方向如圖所示,該過程中磁通量的改變量的大小是 Wb。,1.4×10-5,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內,邊長為l,匝數為N,過ab中點和cd中點的連線OO'恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上,磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為( ),A,解析:本題是單一方向的勻強磁場,正方形線圈中有磁感線穿過的部分,且與磁感線垂直的面積才是有效面積,本題的正確答案是A。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖所示,矩形線框在磁場內做的各種運動中,能夠產生感應電流的是( ),B,解析:A中線框的磁通量沒有變化,因此沒有感應電流,但有感應電動勢,也可以理解為左右兩邊切割磁感線產生的感應電動勢相反。B中線框轉動,線框中磁通量變化,這就是發(fā)電機模型,有感應電流。C、D中線圈平面和B平行,沒有磁通量,更沒有磁通量的變化,即沒有感應電流產生。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,一個U形金屬導軌水平放置,其上放有一個金屬導體棒ab,有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中,一定能在軌道回路里產生感應電流的是( ) A.ab向右運動,同時使θ減小 B.使磁感應強度B減小,θ角同時也減小 C.ab向左運動,同時增大磁感應強度B D.ab向右運動,同時增大磁感應強度B和θ角(0°θ90°),A,解析:設此時回路面積為S,據題意,磁通量Φ=BScos θ,對A,S增大,θ減小,cos θ增大,則Φ增大,A正確。對B,B減小,θ減小,cos θ增大,Φ可能不變,B錯誤。對C,S減小,B增大,Φ可能不變,C錯誤。對D,S增大,B增大,θ增大,cos θ減小,Φ可能不變,D錯誤。故只有A正確。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.用Φ=BS計算磁通量要注意,公式Φ=BS適用條件勻強磁場,面積S為線圈垂直磁感線平面的有效投影面積。 2.電磁感應現象能否發(fā)生的判斷流程 (1)確定研究的閉合回路。 (2)明確回路內的磁場分布,并確定該回路的磁通量Φ。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,感應電流方向的判斷 1.楞次定律 (1)內容:感應電流的磁場總要 引起感應電流的 的變化。 (2)適用范圍:適用于一切回路 變化的情況。 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。,阻礙,磁通量,磁通量,右手手心,導體運動,感應電流,部分導體,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖所示,水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵。當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,下列判斷正確的是( ) A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力減小 B.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力減小 C.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力增大 D.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力增大,答案,解析,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,圓環(huán)形導體線圈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變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 ( ) A.線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,D,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,解析:通過螺線管b的電流如圖所示,根據右手螺旋定則判斷出螺線管b所產生的磁場方向豎直向下,滑動變阻器的滑片P向下滑動,滑動變阻器接入電路的電阻減小,電路電流增大,所產生的磁場的磁感應強度增強,根據楞次定律可知,線圈a中所產生的感應電流的磁場方向豎直向上,再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向為俯視逆時針方向,A錯誤;由于螺線管b中的電流增大,所產生的磁感應強度增強,線圈a中的磁通量應變大,B錯誤;根據楞次定律可知,線圈a將阻礙磁通量的增大,因此線圈a有縮小的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力將增大,C錯誤,D正確。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖所示,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌,導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內,線框與導軌共面?，F讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關 于感應電流的方向,下列說法正確的是( ) A.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿逆時針方向 B.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿順時針方向 C.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿逆時針方向 D.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿順時針方向,答案,解析,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,2.(多選)兩根互相平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中,在導軌上導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時,下列說法正確的是( ) A.CD內有電流通過,方向是D→C B.CD向左運動 C.磁場對CD作用力向左 D.磁場對AB作用力向左,答案,解析,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,1.應用楞次定律判斷流程,2.應用楞次定律處理電磁感應問題的常用方法 (1)常規(guī)法:根據原磁場方向及磁通量變化情況,應用楞次定律確定感應電流產生的磁場方向,利用安培定則判斷出感應電流方向,利用左手定則判斷導體受力和運動趨勢。 (2)效果法:由楞次定律可知,感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因,根據“阻礙”的原則,直接對運動趨勢做出判斷。 (3)口訣法:即“增反減同,來拒去留,增縮減擴”。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,核心剖析歸納提升,3.楞次定律中“阻礙”的含義,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,探究電磁感應的產生條件 1.實驗目的 探究電磁感應的產生條件。 2.實驗原理 穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導體回路中就有感應電流產生。 3.實驗器材 蹄形磁鐵、導線棒、導線若干、靈敏電流表、大線圈、小線圈、滑動變阻器、開關、直流電源。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,4.實驗電路與步驟 (1)探究導體棒在磁場中運動是否產生電流,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,(2)探究磁鐵在線圈中運動是否產生電流,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,(3)模仿法拉第的實驗,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,1.(實驗原理)下圖為探究電磁感應產生條件的實驗電路之一,圖中還有①、②兩條導線沒有接好,為了能順利完成這個實驗,導線①應接在 (選填“a”或“b”),再接好導線②。在實驗中發(fā)現,開關閉合瞬間,電流計指針向右偏,現保持開關閉合,滑動變阻器滑片P迅速向右滑動時,電流計指針應向 (選填“左”或“右”)偏。,答案 a 左 解析 電流計與線圈B相連,線圈A與電源構成回路,故導線①應與a相連;滑片P向右滑動,電流變小,與閉合瞬間電流計偏轉方向相反。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,2.(實驗操作)下圖是研究電磁感應現象實驗所需的器材,用實線將帶有鐵芯的小線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成回路Ⅰ,將小量程電流表和大螺線圈B連接成回路Ⅱ。并列舉出實驗中改變回路Ⅱ的磁通量,使回路Ⅱ產生感應電流的三種方式: (1) ; (2) ; (3) 。,答案 實物連接見解析圖; (1)將小線圈A插入大線圈B中;開關閉合(或斷開)瞬間; (2)閉合開關,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,將小線圈A插入大線圈B中后移動滑動變阻器的滑片。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,解析 小線圈A、滑動變阻器、電源、開關組成一個回路;大線圈B與電流表組成一個閉合回路,如圖所示。小線圈A放在大線圈B內,當小線圈A中的電流發(fā)生變化時,大線圈B處的磁場也發(fā)生變化,進而使穿過大線圈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生了感應電流,所以采取的方式只要能夠改變A中的電流就可以了。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,3.(實驗探究)某同學用如圖所示的實驗裝置探究電磁感應的產生條件,發(fā)現將條形磁鐵快速插入(或拔出)線圈時,甲圖中的電流表發(fā)生明顯偏轉,乙圖中的小燈泡始終不發(fā)光(檢查電路沒有發(fā)現問題),試分析小燈泡不發(fā)光的原因: 。,答案 通過燈泡的電流太小,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,探究感應電流方向的規(guī)律 1.實驗目的 探究感應電流方向的規(guī)律。 2.實驗原理 感應電流的磁場方向阻礙原磁場磁通量的變化。 3.實驗器材 條形磁鐵、靈敏電流表、線圈、干電池、定值電阻、開關、導線若干。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,4.實驗步驟 (1)確定線圈導線繞向,仔細觀察實驗用線圈導線的繞向,用白線把繞向標識好,如圖1所示。 (2)用干電池確定電流表的指針偏轉方向與電流方向的關系,電路圖如圖2所示。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,(3)探究影響感應電流方向的因素。 如圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈中拔出,分析感應電流的方向與哪些因素有關。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,5.實驗現象記錄表格,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,1.(實驗原理)如圖所示,在圖甲中,G為指針在中央的靈敏電流表連接在直流電路中時的偏轉情況。今把它與一線圈串聯(lián)進行電磁感應實驗,則圖乙中的條形磁鐵的運動方向是 ,圖丙中電流計的指針從中央向 偏轉,圖丁中的條形磁鐵上端為 極。,答案 向下 右 N 解析 題圖乙中流過電流計的電流方向是自左向右,說明穿過線圈的磁通量是向上增大,故條形磁鐵的運動方向向下;圖丙中穿過線圈的磁通量是向下增大,可知流過電流計的電流方向是自右向左,電流計向右偏轉;圖丁中流過電流計的電流方向是自右向左,說明穿過線圈的磁通量是向上減小,條形磁鐵上端為N極。,基礎夯實精準歸納,題組突破強化提升,2.(實驗操作)(多選)下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產生的感應電流的方向等情況,其中與事實相符的是( ),CD,解析:A圖中磁鐵向下運動,穿過線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應電流的磁場阻礙原磁場的增加,方向向上,再由安培定則可以判斷A中感應電流的方向與圖中相反,所以A錯,同理得B錯,C、D正確。,