高考物理 电磁感应现象 楞次定律基础知识自学课件.ppt

考点考点1 1 电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象 楞次定律楞次定律 1.磁通量磁通量=BS，是指充满磁感线且与磁感线垂直的有是指充满磁感线且与磁感线垂直的有效面积，不一定是线圈面积。效面积，不一定是线圈面积。2.磁通量是否发生变化，是判定电磁感应现象的惟一依磁通量是否发生变化，是判定电磁感应现象的惟一依据，而引起磁通量变化的途径有多种。据，而引起磁通量变化的途径有多种。3.无论回路是否闭合，只要穿过回路平面的磁通量发生无论回路是否闭合，只要穿过回路平面的磁通量发生变化，线路中就产生感应电动势。产生感应电动势的那部分变化，线路中就产生感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。导体相当于电源。2021/8/11 星期三1典例一感应电流产生的条件感应电流产生的条件【例例1】法拉第通过精心设计的一系列试验，发现了电磁感应定律，将历史上法拉第通过精心设计的一系列试验，发现了电磁感应定律，将历史上 认为各自独立的学科认为各自独立的学科“电学电学”与与“磁学磁学”联系起来。在下面几个典型的实联系起来。在下面几个典型的实验验 设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是()A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电 荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在 近旁运动的线圈中感应出电流近旁运动的线圈中感应出电流 C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁 也可在近旁运动的导体中感应出电动势也可在近旁运动的导体中感应出电动势 D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的 稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流2021/8/11 星期三2 【解析解析】对对A选项，静止的导线上的稳恒电流附近产生稳选项，静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场，通过旁边静止的线圈不会产生感应电流，定的磁场，通过旁边静止的线圈不会产生感应电流，A被否定；被否定；稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场，运动的线圈可能会产稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场，运动的线圈可能会产生感应电流，生感应电流，B符合事实；静止的磁铁周围存在稳定的磁场，符合事实；静止的磁铁周围存在稳定的磁场，旁边运动的导体棒会产生感应电动势，旁边运动的导体棒会产生感应电动势，C符合；运动的导线上符合；运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场，即周围磁场变化，在旁边的的稳恒电流周围产生运动的磁场，即周围磁场变化，在旁边的线圈中产生感应电流，线圈中产生感应电流，D符合。符合。电路闭合，且穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路闭合，且穿过闭合电路的磁通量发生变化，是产生感应电流的条件。是产生感应电流的条件。2021/8/11 星期三3如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是感应电流，下列办法中可行的是()A.将线框向左拉出磁场将线框向左拉出磁场B.以以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90)C.以以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)D.以以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60)ABC2021/8/11 星期三4考点考点2 2 楞次定律楞次定律1.对楞次定律的理解对楞次定律的理解谁在阻碍谁在阻碍“感应电流的磁场感应电流的磁场”在阻碍在阻碍阻碍什么阻碍什么阻碍的是阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化引起感应电流的磁场的磁通量的变化”，不，不是阻碍引起感应电流的磁通量是阻碍引起感应电流的磁通量如何阻碍如何阻碍磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流磁场方向相反；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向一致，可简单记为的磁场方向与原磁场方向一致，可简单记为“增反减同增反减同”是否阻止是否阻止“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，只是延缓了磁通量的变化，但这，只是延缓了磁通量的变化，但这种变化仍继续进行，最终结果不受影响种变化仍继续进行，最终结果不受影响2021/8/11 星期三52.楞次定律的使用步骤楞次定律的使用步骤2021/8/11 星期三6 3.楞次定律的推广楞次定律的推广 对楞次定律中对楞次定律中“阻碍阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化“增反减同增反减同”；(2)阻碍相对运动阻碍相对运动“来拒去留来拒去留”；例如，如图所示，若条形磁铁向闭合导线例如，如图所示，若条形磁铁向闭合导线圈圈“前进前进”，则闭合导线圈，则闭合导线圈“退却退却”；若条形；若条形磁铁远离闭合导线圈磁铁远离闭合导线圈“逃跑逃跑”，则闭合导线圈，则闭合导线圈“追赶追赶”。(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增增缩减扩缩减扩”；例如，如图所示，当导线例如，如图所示，当导线B中的电流减小中的电流减小 时，穿过闭合金属圆环时，穿过闭合金属圆环A的磁通量减小，这时的磁通量减小，这时 A环有扩张的趋势。环有扩张的趋势。(4)阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)“增反减同增反减同”。2021/8/11 星期三74.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)确定原磁场的方向；确定原磁场的方向；(2)明确回路中磁通量变化情况；明确回路中磁通量变化情况；(3)应用楞次定律的应用楞次定律的“增反减同增反减同”，确立感应电流磁场，确立感应电流磁场的的 方向；方向；(4)应用安培定则，确立感应电流的方向。应用安培定则，确立感应电流的方向。(1)若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则。断感应电流方向而不能用右手定则。(2)若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦。但较为麻烦。2021/8/11 星期三8 (2)应用区别应用区别 关键是抓住因果关系：关键是抓住因果关系：因电而生磁因电而生磁(IB)安培定则；安培定则；因动而生电因动而生电(v、BI)右手定则；右手定则；因电而受力因电而受力(I、BF安安)左手定则。左手定则。基本现象基本现象应用的定则或定律应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场运动电荷、电流产生磁场安培定则安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则左手定则电磁电磁感应感应部分导体做切割磁感线运动部分导体做切割磁感线运动右手定则右手定则闭合回路磁通量变化闭合回路磁通量变化楞次定律楞次定律(1)比较比较5.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 (3)相互联系相互联系 应用楞次定律应用楞次定律，必然要用到安培定则；，必然要用到安培定则；感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确定电流方向，感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定。再用左手定则确定安培力的方向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定。2021/8/11 星期三9 【解析解析】本题考查楞次定律，解题时应分清磁场方向及磁通量的变本题考查楞次定律，解题时应分清磁场方向及磁通量的变化情况，还应明确线圈的放置方法，考查学生的理解能力和推理能力。化情况，还应明确线圈的放置方法，考查学生的理解能力和推理能力。由楞次定律可知，在线圈从右侧摆动到由楞次定律可知，在线圈从右侧摆动到O点正下方的过程中，向上的磁点正下方的过程中，向上的磁通量在减小，故感应电流的方向沿通量在减小，故感应电流的方向沿adcba，线框从，线框从O点正下方向左侧摆动的过程，点正下方向左侧摆动的过程，电流方向沿电流方向沿adcba，故选，故选B。【例例2】如图所示，在磁感应强度大小为如图所示，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、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值、阻值 为为R的闭合矩形金属线框的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕点，并可绕O点摆动。金属线框从右点摆动。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同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是()A.abcda B.dcbad C.先是先是dcbad，后是，后是abcda D.先是先是abcda，后是，后是dcbad 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：确定研究对象确定研究对象,即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流。即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流。确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况。确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况。确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况。确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况。根据楞次定律，判断闭合电路中感应电流的磁场方向。根据楞次定律，判断闭合电路中感应电流的磁场方向。根据安培定则根据安培定则(即右手螺旋定则即右手螺旋定则)判断感应电流的方向。判断感应电流的方向。B典例二感应电流方向的判断感应电流方向的判断2021/8/11 星期三10电阻电阻R、电容、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是的电流方向和电容器极板的带电情况是()A.从从a到到b，上极板带正电，上极板带正电B.从从a到到b，下极板带正电，下极板带正电C.从从b到到a，上极板带正电，上极板带正电D.从从b到到a，上极板带正电，上极板带正电D2021/8/11 星期三11【例例3】如图所示，光滑固定导轨如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落靠近回路时当一条形磁铁从高处下落靠近回路时()A.p、q将互相靠拢将互相靠拢 B.p、q将互相远离将互相远离 C.磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于g楞次定律的推广应用楞次定律的推广应用A D典例三2021/8/11 星期三12 【解析解析】在磁铁下落过程中，在磁铁下落过程中，p、q是相互靠拢，还是相互远离，是相互靠拢，还是相互远离，取决于取决于p、q中的感应电流所受到的磁铁的作用力方向，而磁铁的加中的感应电流所受到的磁铁的作用力方向，而磁铁的加速度是否大于速度是否大于g，则取决于闭合回路对磁铁的作用力的方向。，则取决于闭合回路对磁铁的作用力的方向。解法一：先判断感应电流方向，再判断安培力方向。在磁铁下解法一：先判断感应电流方向，再判断安培力方向。在磁铁下落过程中，穿过闭合回路的磁通量向下，并且不断增大，根据楞次落过程中，穿过闭合回路的磁通量向下，并且不断增大，根据楞次定律可判知，回路中感应电流的磁场应向上，其中感应电流沿逆时定律可判知，回路中感应电流的磁场应向上，其中感应电流沿逆时针方向。据左手定则可判知，磁铁对针方向。据左手定则可判知，磁铁对p、q棒的安培力方向如图所示，棒的安培力方向如图所示，故故p、q相互靠拢。相互靠拢。将闭合电路的磁场等效成如图所示条形磁铁将闭合电路的磁场等效成如图所示条形磁铁S，由此，由此可知，磁铁下落时，闭合电路对磁铁产生向上的排斥力，故磁铁加速下落的可知，磁铁下落时，闭合电路对磁铁产生向上的排斥力，故磁铁加速下落的加速度加速度ag。可见本题正确选项为可见本题正确选项为A、D。解法二：应用楞次定律的推广含义判断。解法二：应用楞次定律的推广含义判断。磁铁下落时，闭合电路中产生感应电流，由楞次定律的推广含义知，感磁铁下落时，闭合电路中产生感应电流，由楞次定律的推广含义知，感应电流的产生必然阻碍导致产生感应电流的原因应电流的产生必然阻碍导致产生感应电流的原因磁铁下落，故而磁铁下磁铁下落，故而磁铁下落时，必然受到向上的排斥力。磁铁下落的加速度落时，必然受到向上的排斥力。磁铁下落的加速度ag，故，故D选项正确；另一选项正确；另一方面，磁铁下落时，穿过闭合电路的磁通量增大，若方面，磁铁下落时，穿过闭合电路的磁通量增大，若p、q两导体棒相互远离，两导体棒相互远离，这会加剧磁通量的增大，这与楞次定律的含义这会加剧磁通量的增大，这与楞次定律的含义感应电流阻碍磁通量的变感应电流阻碍磁通量的变化矛盾，故化矛盾，故p、q棒应相互靠近，即棒应相互靠近，即A选项正确。选项正确。2021/8/11 星期三13 (1)解法一，有理有据，丝丝入扣，但较繁琐；解法一，有理有据，丝丝入扣，但较繁琐；解法二直接从解法二直接从“阻碍阻碍”的效果着手分析，简捷明快，的效果着手分析，简捷明快，入木三分，但分析难度大。入木三分，但分析难度大。(2)感应电流的产生，总是阻碍引起产生感应电感应电流的产生，总是阻碍引起产生感应电流的原因，若感应电流是由于闭合电路与磁场的相流的原因，若感应电流是由于闭合电路与磁场的相对运动产生的，回路因产生感应电流而受到的安培对运动产生的，回路因产生感应电流而受到的安培力必然阻碍这种相对运动。力必然阻碍这种相对运动。(3)感应电流产生的过程，同时也是其他形式的感应电流产生的过程，同时也是其他形式的能转化为电能的过程，在电磁感应现象中，能量是能转化为电能的过程，在电磁感应现象中，能量是守恒的。守恒的。2021/8/11 星期三14如图所示，通电螺线管置于闭合金属环如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当的轴线上，当螺线管中电流螺线管中电流I减小时减小时()A.环有缩小的趋势以阻碍环有缩小的趋势以阻碍 原磁通量的减小原磁通量的减小B.环有扩大的趋势以阻碍环有扩大的趋势以阻碍 原磁通量的减小原磁通量的减小C.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大A2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16