專題九電磁感應(yīng) 第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1 磁通量 乘積 磁感線條數(shù) 1 定義 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的 叫做穿過(guò)這個(gè)平面的磁通量 簡(jiǎn)稱磁通 2 意義 穿過(guò)某一面積的 的多少 3 定義式 式中Scos 為面積S在垂直于磁場(chǎng)方向的平面上投影的大小 是S所在平面的法線 方向與磁場(chǎng)方向的夾角 BScos 標(biāo)量 4 磁通量是 有正負(fù) 其正負(fù)表示與規(guī)定的正方向是相同還是相反 若磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面 且正向磁感線條數(shù)為 1 反向磁感線條數(shù)為 2 則總磁通量 1 2 5 單位 韋伯 符號(hào)是Wb 1Wb 1T m2 2 電磁感應(yīng) 1 定義 只要穿過(guò)閉合回路的 發(fā)生變化 閉合回路中就有電流產(chǎn)生 這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做 產(chǎn)生的電流叫做 2 條件 閉合回路中的 發(fā)生變化 磁通量 電磁感應(yīng) 感應(yīng)電流 磁通量 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 如圖9 1 1所示 正方形線圈abcd位于紙面內(nèi) 邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 匝數(shù)為N 過(guò)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(chǎng)的右邊界上 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 則穿過(guò)線圈的磁通量為 A BL22 B NBL22 D NBL2 C BL2答案 A 圖9 1 1 二 楞次定律和右手定則 1 楞次定律 感應(yīng)電流 垂直 掌心 1 內(nèi)容 感應(yīng)電流具有這樣的方向 即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起 的磁通量的變化 2 適用情況 所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 右手定則 1 內(nèi)容 伸開右手 讓大拇指與四指 并與手掌在同一平面內(nèi) 讓磁感線垂直穿過(guò) 大拇指指向 的方向 其余四指所指方向即為 的方向 導(dǎo)線運(yùn)動(dòng) 感應(yīng)電流 2 適用情況 導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 如圖9 1 2所示 一圓形金屬線圈放置在水平桌面上 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直桌面豎直向下 過(guò)線圈上A點(diǎn)作切線OO OO 與線圈在同一平面上 在線圈以O(shè)O 為軸翻 轉(zhuǎn)180 的過(guò)程中 線圈中電流流向 A 始終由A B C AB 始終由A C B AC 先由A C B A再由A B C AD 先由A B C A再由A C B A答案 A 圖9 1 2 考點(diǎn)1 對(duì)磁通量的理解與計(jì)算 考題題組 1 多選 2015年新課標(biāo) 卷 1824年 法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的 圓盤實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置 在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針 如圖9 1 3所示 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí) 磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng) 起來(lái) 但略有滯后 下列說(shuō)法正確的是 圖9 1 3 A 圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B 圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C 在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中 磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的 磁通量發(fā)生了變化 D 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流 此電 流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析 當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 選項(xiàng)A正確 如圖D59所示 銅圓盤上存在許多小的閉合回路 當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 穿過(guò)小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng) 但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng) 故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng) 但略有滯后 選項(xiàng)B正確 D錯(cuò)誤 在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 由于圓盤面積不變 距離磁鐵的距離不變 故整個(gè)圓盤的磁通量沒有變化 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 答案 AB 圖D59 續(xù)表 2 判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法 方法一方法二 用楞次定律判斷用右手定則判斷 該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流 判斷時(shí)注意掌心 拇指 四指的方向 1 掌心 磁感線垂直穿入 2 拇指 指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向 3 四指 指向感應(yīng)電流的方向 A 不管下端是何極性 兩棒均向外相互遠(yuǎn)離 B 不管下端是何極性 兩棒均相互靠近 C 如果下端是N極 兩棒向外運(yùn)動(dòng) 如果下端是S 極 兩棒相向靠近 D 如果下端是S極 兩棒向外運(yùn)動(dòng) 如果下端是N 極 兩棒相向靠近 答案 B 考點(diǎn)3 右手定則 左手定則和安培定則 重點(diǎn)歸納1 三個(gè)定則的區(qū)別 2 相互聯(lián)系 1 電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng) 當(dāng)電流的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí) 也 會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 感應(yīng)電流在原磁場(chǎng)中也要受安培力 這是確定感應(yīng) 電流阻礙 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的依據(jù) 3 有些綜合問(wèn)題中 有時(shí)要同時(shí)應(yīng)用三個(gè)定則 考題題組 3 2017年?yáng)|北三省五校聯(lián)考 如圖9 1 5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?lè)较虻母袘?yīng)電流B 穿過(guò)線圈a的磁通量減少C 線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì) 圖9 1 5 D 線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大答案 D 4 2017年湖南長(zhǎng)郡中學(xué)月考 如圖9 1 6所示 A為水平放置的橡膠圓盤 在其側(cè)面均勻帶有負(fù)電荷 在A正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B 絲線未畫出 使B的環(huán)面與圓盤A平行 其軸線與圓盤A的軸線重合 現(xiàn)使圓盤A由靜止開始繞其軸線按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動(dòng) 則 圖9 1 6 A 金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì) 絲線受到的拉力增大B 金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì) 絲線受到的拉力減小C 金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì) 絲線受到的拉力減小D 金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì) 絲線受到的拉力增大解析 帶電圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 形成順時(shí)針?lè)较?從上往下看 的電流 根據(jù)右手螺旋定則可知 在圓盤上方形成的磁場(chǎng)方向向下 由于加速轉(zhuǎn)動(dòng) 所以電流增大 磁場(chǎng)增強(qiáng) 穿過(guò)金屬圓環(huán)B的磁通量增大 根據(jù)楞次定律可知 金屬圓環(huán)B有縮小的趨勢(shì) 且金屬圓環(huán)B有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 所以絲線受到的拉力減小 故B正確 答案 B 圖9 1 7 易錯(cuò)點(diǎn)忽略磁通量的正負(fù)號(hào)導(dǎo)致錯(cuò)誤 例題 如圖9 1 7所示 通有恒定電流的導(dǎo)線與閉合金屬框abcd共面 第一次將金屬框由位置 平移到位置 第二次將金屬框由位置 繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置 設(shè)先后兩次通過(guò)金屬框的磁通量變化分別為 1和 2 則 A 1 2B 1 2C 1 2D 1 2 正解分析 設(shè)線框在位置 時(shí)的磁通量分別為 1 2 直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在 處比在 處要強(qiáng) 1 2 將線框從位置 平移到位置 磁感線是從線框的同一面穿過(guò)的 所以 1 2 1 1 2 將線框從位置 繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置 磁感線分別從線框的正 反兩面穿過(guò) 所以 2 2 1 1 2 故選A 答案 A 指點(diǎn)迷津 磁通量 BScos 公式中 是線圈所在平面的法線與磁感線方向的夾角 若 90 時(shí) 為正 若 90 時(shí) 為負(fù) 所以磁通量 有正負(fù)之分 磁通量的正負(fù)符號(hào)既不表示大小關(guān)系 也不表示方向 只為處理問(wèn)題方便而使用 解題時(shí)易忽略磁通量的正負(fù)而導(dǎo)致錯(cuò)誤 觸類旁通 2016年海南卷 如圖9 1 8所示 一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi) 環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等 環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距 兩導(dǎo)線中通有大小 相等 方向向下的恒定電流 若 圖9 1 8 A 金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng) 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 方向 B 金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng) 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 方向 C 金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向 為逆時(shí)針?lè)较?D 金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向 為逆時(shí)針?lè)较?解析 當(dāng)金屬圓環(huán)上 下移動(dòng)時(shí) 穿過(guò)圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化 故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生 故選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 當(dāng)金屬圓環(huán)向左移動(dòng)時(shí) 則穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直紙面向外并且增強(qiáng) 故根據(jù)楞次定律可以知道 產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 當(dāng)金屬圓環(huán)向右移動(dòng)時(shí) 則穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直紙面向里并且增強(qiáng) 故根據(jù)楞次定律可以知道 產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針 故選項(xiàng)D正確 答案 D