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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 11.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 愣次定律總教案 一、電磁感應(yīng) 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。 產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合回路中磁通量發(fā)生變化 3. 磁通量變化的常見情況 (Φ改變的方式)： ①線圈所圍面積發(fā)生變化，閉合電路中的部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動導(dǎo)致Φ變化;其實(shí)質(zhì)也是B不變而S增大或減小 ②線圈在磁場中轉(zhuǎn)動導(dǎo)致Φ變化。線圈面積與磁感應(yīng)強(qiáng)度二者之間夾角發(fā)生變化。如勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動的矩形線圈就是典型。 ③磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間(或位置)變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度是時間的函數(shù)；或閉合回路變化導(dǎo)致Φ變化 (Φ改變的結(jié)果):磁通量改變的最直接的結(jié)果是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,若線圈或線框是閉合的.則在線圈或線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件就是：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化． 4.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件: 無論回路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,如果回路閉合,則有感應(yīng)電流,如果回路不閉合，則只能出現(xiàn)感應(yīng)電動勢， 而不會形成持續(xù)的電流．我們看變化是看回路中的磁通量變化，而不是看回路外面的磁通量變化 二、感應(yīng)電流方向的判定 1.右手定則:伸開右手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向, 四指所指的方向即為感應(yīng)電流方向(電源). 用右手定則時應(yīng)注意： ①主要用于閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的方向判定， ②右手定則僅在導(dǎo)體切割磁感線時使用，應(yīng)用時要注意磁場方向、運(yùn)動方向、感應(yīng)電流方向三者互相垂直． ③當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動方向與磁場方向不垂直時，拇指應(yīng)指向切割磁感線的分速度方向． ④若形成閉合回路，四指指向感應(yīng)電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢． ⑤“因電而動”用左手定則．“因動而電”用右手定則． ⑥應(yīng)用時要特別注意：四指指向是電源內(nèi)部電流的方向(負(fù)→正)．因而也是電勢升高的方向；即：四指指向正極。 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的一個特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是對導(dǎo)體在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判定用右手定則更為簡便． 2.楞次定律 (1)楞次定律(判斷感應(yīng)電流方向)：感應(yīng)電流具有這樣的方向，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (感應(yīng)電流的) 磁場 (總是) 阻礙 (引起感應(yīng)電流的磁通量的) 變化 原因產(chǎn)生結(jié)果；結(jié)果阻礙原因。 (定語) 主語 (狀語) 謂語 (補(bǔ)語) 賓語 (2)對“阻礙”的理解 注意“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指： 磁通量增加時，阻礙增加(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用)； 磁通量減少時，阻礙減少(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補(bǔ)償作用)，簡稱“增反減同”． (3)楞次定律另一種表達(dá)：感應(yīng)電流的效果總是要阻礙(或反抗)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因. (F安方向就起到阻礙的效果作用) 即由電磁感應(yīng)現(xiàn)象而引起的一些受力、相對運(yùn)動、磁場變化等都有阻礙原磁通量變化的趨勢。 ①阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化； ②阻礙相對運(yùn)動，可理解為“來拒去留”； ③使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢； 有時應(yīng)用這些推論解題 比用楞次定律本身更方便 ④阻礙原電流的變化． 楞次定律 磁通量的變化表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 能量守恒表述： I感的磁場效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因 ①從磁通量變化的角度： 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 ②從導(dǎo)體和磁場的相對運(yùn)動： 導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對運(yùn)動時,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙相對運(yùn)動。 ③從感應(yīng)電流的磁場和原磁場： 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同) ④楞次定律的特例──右手定則 楞次定律的多種表述、應(yīng)用中常見的兩種情況：一磁場不變,導(dǎo)體回路相對磁場運(yùn)動；二導(dǎo)體回路不動,磁場發(fā)生變化。 磁通量的變化與相對運(yùn)動具有等效性：Φ↑相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場接近，Φ↓相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場遠(yuǎn)離。 (4)楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟 基本思路可歸結(jié)為：“一原、二感、三電流”， ①明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的原磁場方向如何； ②確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減) ③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場的方向． ④再利用安培定則，根據(jù)感應(yīng)電流磁場的方向來確定感應(yīng)電流方向． 判斷閉合電路（或電路中可動部分導(dǎo)體）相對運(yùn)動類問題的分析策略 在電磁感應(yīng)問題中，有一類綜合性較強(qiáng)的分析判斷類問題，主要講的是磁場中的閉合電路在一定條件下產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而此電流又處于磁場中，受到安培力作用，從而使閉合電路或電路中可動部分的導(dǎo)體發(fā)生了運(yùn)動. 對其運(yùn)動趨勢的分析判斷可有兩種思路方法： ①常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)確定感應(yīng)磁場(B感方向)判斷感應(yīng)電流(I感方向) 導(dǎo)體受力及運(yùn)動趨勢. 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”，深刻理解“阻礙”的含義. 據(jù)"阻礙"原則，可直接對運(yùn)動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速. (如F安方向阻礙相對運(yùn)動或阻礙相對運(yùn)動的趨勢) B感和I感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因) B原方向?；B原?變化(原方向是增還是減)；I感方向?才能阻礙變化；再由I感方向確定B感方向。 楞次定律的理解與應(yīng)用 理解楞次定律要注意四個層次: ①誰阻礙誰?是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量; ②阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身; ③如何阻礙?當(dāng)磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,當(dāng)磁通量減小時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”; ④結(jié)果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結(jié)果是增加的還是增加,減少的還是減少. 另外 ①“阻礙”表示了能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,正因?yàn)榇嬖谧璧K作用,才能將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能; ② 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的相對運(yùn)動. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動態(tài)分析：就是分析導(dǎo)體的受力和運(yùn)動情況之間的動態(tài)關(guān)系。 一般可歸納為：導(dǎo)體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力作用 導(dǎo)體所受合力隨之變化導(dǎo)體的加速度變化其速度隨之變化感應(yīng)電流也隨之變化 周而復(fù)始地循環(huán)，最后加速度小致零(速度將達(dá)到最大)導(dǎo)體將以此最大速度做勻速直線運(yùn)動 “阻礙”和“變化”的含義 原因產(chǎn)生結(jié)果；結(jié)果阻礙原因。 感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場。 因此，不能認(rèn)為感應(yīng)電流的磁場的方向和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。 產(chǎn)生 產(chǎn)生 阻礙 磁通量變化 感應(yīng)電流 感應(yīng)電流的磁場