第9章-第1单元电磁感应现象、楞次定律.ppt
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1、1.电电磁感磁感应现应现象象()2.法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律定律()3.楞次定律楞次定律()4.自感、自感、涡涡流流(),1电电磁感磁感应现应现象楞次定律象楞次定律2013课标课标,19,6分分2013天津理天津理综综,12,20分分2012北京理北京理综综,19,6分分2011上海上海单单科,科,13,3分分2法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律定律 自感自感 互感互感2013北京理北京理综综,17,6分分2013四川理四川理综综,7,6分分2012四川理四川理综综,20,6分分2011重重庆庆理理综综,23,16分分3电电磁感磁感应应中的中的图图象象问题问题2013课标课标,17,6分
2、分2013课标课标,16,6分分2013浙江理浙江理综综,15,6分分2013福建理福建理综综,18,6分分2013广广东东理理综综,36,18分分4电电磁感磁感应应的的综综合合问题问题2013天津理天津理综综,3,6分分2013安徽理安徽理综综,16,6分分2013课标课标,25,19分分2013重重庆庆理理综综,7,15分分1电电磁磁感感应应牵牵涉涉的的知知识识面面很很广广,是是高高考考的的热热点点内内容容之之一一、试题综试题综合程度高,合程度高,难难度度较较大大2从从近近几几年年的的高高考考考考查查情情况况看看,命命题题频频率率较较高高的的有有:关关于于各各种种图图象象的的考考查查(如如
3、t图图、Bt图图和和It图图),感感应应电电流流的的产产生生条条件件及及方方向向的的判判定定,导导体体切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势的的计计算算,电电磁磁感感应应现现象象与与磁磁场场、电电路路、力力学学等等知知识识的的综综合,以及合,以及电电磁感磁感应应与与实际实际相相结结合的合的题题目目3复复习习本章知本章知识时识时,除了掌握基本,除了掌握基本规规律和方法外,律和方法外,还还要注要注意多与其他章意多与其他章节节(特特别别是是电电路部分路部分)内容内容结结合,提高合,提高综综合分合分析能力析能力 第一单元第一单元 电磁感应现象、楞次定律电磁感应现象、楞次定律一、电磁感应现象一
4、、电磁感应现象1产产生生感感应应电电流流的的条条件件:穿穿过过闭闭合合电电路路的的 发发生生变变化化2能能量量转转化化:发发生生电电磁磁感感应应现现象象时时,机机械械能能或或其其他他形形式式的的能能转转化化为为 3电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是是产产生生感感应应电电动动势势,如如果果回回路路闭闭合合则则产产生生感感应应电电流流;如如果回路不果回路不闭闭合,合,则则只有感只有感应电动势应电动势而无感而无感应电应电流流磁通量磁通量电电能能 基础自测基础自测1关关于于电电磁感磁感应应,下列,下列说说法正确的是法正确的是()A导导体相体相对对磁磁场场运运动动,导导体内一定会体内一定会产产生感生
5、感应电应电流流B导导体做切割磁感体做切割磁感线线的运的运动动,导导体内一定会体内一定会产产生感生感应电应电流流C闭闭合合电电路路在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁感感线线的的运运动动,电电路路中中一一定定会会产产生感生感应电应电流流D穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量发发生生变变化化,电电路路中中一一定定会会产产生生感感应电应电流流D二、楞次定律和右手定则二、楞次定律和右手定则1楞次定律楞次定律(1)内内容容:感感应应电电流流具具有有这这样样的的方方向向,即即感感应应电电流流的的磁磁场场总总要要 引起感引起感应电应电流的流的 的的变变化化(2)适用情况:所有适用情况:所有电电磁感磁感应现应
6、现象象阻碍阻碍磁通量磁通量2右手定则右手定则(1)内内容容:伸伸开开右右手手,使使拇拇指指跟跟其其余余四四个个手手指指 ,并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个 ,让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入,并并使使拇拇指指指指向向 的的方方向向,这这时时 所所指指的的方向就是感方向就是感应电应电流的方向流的方向(2)适适用用情情况况:闭闭合合电电路路部部分分导导体体 磁磁感感线线时时产产生生感感应电应电流流垂直垂直平面内平面内导线导线运运动动四指四指切割切割【特别提醒特别提醒】(1)磁磁通通量量BS,S是是指指充充满满磁磁感感线线且且与与磁磁感感线线垂垂直直的的有有效效面积,不一定是线圈面积面积
7、,不一定是线圈面积(2)磁磁通通量量是是否否发发生生变变化化,是是判判定定电电磁磁感感应应现现象象的的唯唯一一依依据据,而引起磁通量变化的途径有多种而引起磁通量变化的途径有多种 基础自测基础自测2(2013新新课课标标全全国国,19)在在物物理理学学发发展展过过程程中中,观观察察、实实验验、假假说说和和逻逻辑辑推推理理等等方方法法都都起起到到了了重重要要作作用用下下列列叙叙述述符符合合史史实实的的是是()A奥奥斯斯特特在在实实验验中中观观察察到到电电流流的的磁磁效效应应,该该效效应应揭揭示示了了电电和磁之和磁之间间存在存在联联系系 B安安培培根根据据通通电电螺螺线线管管的的磁磁场场和和条条形形
8、磁磁铁铁的的磁磁场场的的相相似似性性,提出了分子提出了分子电电流假流假说说 C 法法拉拉第第在在实实验验中中观观察察到到,在在通通有有恒恒定定电电流流的的静静止止导导线线附附近的固定近的固定导线导线圈中,会出圈中,会出现现感感应电应电流流 D楞楞次次在在分分析析了了许许多多实实验验事事实实后后提提出出,感感应应电电流流应应具具有有这这样样的的方方向向,即即感感应应电电流流的的磁磁场场总总要要阻阻碍碍引引起起感感应应电电流流的的磁磁通通量量的的变变化化ABD3如如图图所示,所示,闭闭合的矩形金属框合的矩形金属框abcd的平面与匀的平面与匀强强磁磁场场垂直,垂直,现现金属框固定不金属框固定不动动而
9、磁而磁场场运运动动,发现发现ab边边所受安培力的方向所受安培力的方向为竖为竖直向上,直向上,则则此此时时磁磁场场的运的运动动可能是可能是 ()A水平向右平水平向右平动动 B水平向左平水平向左平动动C竖竖直向上平直向上平动动 D竖竖直向下平直向下平动动A1利利用用右右手手定定则则判判断断闭闭合合电电路路的的一一部部分分导导体体做做切切割割磁磁感感线线运动时产生的感应电流方向,有以下几种常见情况:运动时产生的感应电流方向,有以下几种常见情况:(1)导导体平体平动动切割磁感切割磁感线线;(2)导导体体转动转动切割磁感切割磁感线线;(3)导导体体不不动动,磁磁场场运运动动,等等效效为为磁磁场场不不动动
10、,导导体体反反方方向向切割磁感切割磁感线线感应电流方向的判定感应电流方向的判定 2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)确确定原磁定原磁场场的方向;的方向;(2)明确回路中磁通量的明确回路中磁通量的变变化情况;化情况;(3)应应用用楞楞次次定定律律的的“增增反反减减同同”,确确定定感感应应电电流流的的磁磁场场的的方向;方向;(4)应应用安培定用安培定则则,确定感,确定感应电应电流的方向流的方向3楞次定律和右手定则的关系楞次定律和右手定则的关系(1)从从研研究究对对象象上上说说,楞楞次次定定律律研研究究的的是是整整个个闭闭合合回回路路,右右手手定定则则研研究究
11、的的是是闭闭合合回回路路的的一一部部分分导导体体,即即一一段段导导体体做切割磁感做切割磁感线线的运的运动动(2)从从适适用用范范围围上上说说,楞楞次次定定律律可可应应用用于于因因磁磁通通量量变变化化引引起起感感应应电电流流的的各各种种情情况况(包包括括一一部部分分导导体体切切割割磁磁感感线线运运动动的的情情况况),右右手手定定则则只只适适用用于于一一段段导导体体在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁感感线线运运动动的的情情况况因因此此,右右手手定定则则是是楞楞次次定定律律的的一一种种特特殊情况殊情况关键一点关键一点(1)若若导导体体不不动动,回回路路中中磁磁通通量量变变化化,应应该该用用楞楞次次定定
12、律律判判断断感感应电流的方向而不能用右手定则应电流的方向而不能用右手定则(2)若若是是回回路路中中的的一一部部分分导导体体做做切切割割磁磁感感线线运运动动产产生生感感应应电电流流,用用右右手手定定则则判判断断较较为为简简单单,用用楞楞次次定定律律进进行行判判定定也也可可以以,但但较为麻烦较为麻烦某某实实验验小小组组用用如如图图所所示示的的实实验验装装置置来来验验证证楞楞次次定定律律当当条条形形磁磁铁铁自自上上而而下下穿穿过过固固定定的的线线圈圈时时,通通过过电电流流计计的的感感应应电电流方向是流方向是()AaGbB先先aGb,后,后bGaCbGaD先先bGa,后,后aGbD【审题指导审题指导】
13、原磁场通向哪原磁场通向哪原磁通量是怎么变原磁通量是怎么变感应电流的磁场向哪感应电流的磁场向哪感应电流的方向感应电流的方向【解解析析】确确定定原原磁磁场场的的方方向向:条条形形磁磁铁铁在在穿穿入入线线圈圈的的过过程中,磁场方向向下程中,磁场方向向下明明确确回回路路中中磁磁通通量量的的变变化化情情况况:线线圈圈中中向向下下的的磁磁通通量量增增加加由由楞楞次次定定律律的的“增增反反减减同同”可可知知:线线圈圈中中感感应应电电流流产产生生的的磁场方向向上磁场方向向上应应用用右右手手定定则则可可以以判判断断感感应应电电流流的的方方向向为为逆逆时时针针(俯俯视视)即即:bGa.同同理理可可以以判判断断:条
14、条形形磁磁铁铁穿穿出出线线圈圈的的过过程程中中,向向下下的的磁磁通通量量减减小小,由由楞楞次次定定律律可可得得线线圈圈中中将将产产生生顺顺时时针针方方向向的的感感应应电电流流(俯视俯视),电流从,电流从aGb【答案答案】D【归归纳纳拓拓展展】运运用用楞楞次次定定律律判判定定感感应应电电流流方方向向的的基基本本思思路路可归结为:可归结为:“一原、二感、三螺旋一原、二感、三螺旋”,即为:,即为:(1)明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况(2)确确定定感感应应磁磁场场:根根据据楞楞次次定定律律中中的的“阻阻碍碍”含含义义,结结合合原原磁磁场场磁
15、磁通通量量的的变变化化情情况况,确确定定感感应应电电流流产产生生的的感感应应磁磁场场的的方方向向(3)判判定定电电流流方方向向:根根据据感感应应磁磁场场的的方方向向,运运用用安安培培定定则则(即即右手螺旋定则右手螺旋定则)判断出感应电流方向判断出感应电流方向 针对训练针对训练1(2014上上海海复复旦旦、交交大大、华华师师附附中中3校校联联考考)a、b两两金金属属环环上上下下相相隔隔一一很很小小间间距距按按图图示示方方式式放放置置,O1、O2分分别别是是a环环、b环环的的圆圆心心,其其中中b环环面面的的一一半半面面积积刚刚好好与与固固定定a环环正正对对,在在a环环中中开开关关S合上的瞬合上的瞬
16、间间,下列,下列说说法正确的是法正确的是()Ab环环中有中有顺时针顺时针方向的感方向的感应电应电流流Bb环环中有逆中有逆时针时针方向的感方向的感应电应电流流Cb环环会沿会沿O1O2连线连线方向运方向运动动Db环环会沿会沿O2O1连线连线方向运方向运动动BC综综合合题题型型探探究究楞楞次次定定律律、右右手手定定则则、左左手手定定则则、安安培培定定则则 的综合应用的综合应用如如图图所所示示,水水平平放放置置的的两两条条光光滑滑轨轨道道上上有有可可自自由由移移动动的的金金属属棒棒PQ、MN,MN的的左左边边有有一一闭闭合合电电路路,当当PQ在在外外力力的的作作用用下下运运动动时时,MN向向右右运运动
17、动,则则PQ所所做做的的运运动动可可能能是是()A向右加速运向右加速运动动B向左加速运向左加速运动动C向右减速运向右减速运动动 D向左减速运向左减速运动动BC“三个定则与一个定律三个定则与一个定律”的规范应用的规范应用1一般解题步骤一般解题步骤(1)分析题干条件,找出闭合电路或切割磁感线的导体棒分析题干条件,找出闭合电路或切割磁感线的导体棒(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断正确地利用所选择的规律进行分析和判断2应注意的事项应注意的事项(1)“三个定则与一个定律三个定则与一个定律”的比较的比
18、较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(2)应用区别:关键是抓住因果关系应用区别: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 针对训练针对训练2两两根根相相互互平平行行的的金金属属导导轨轨水水平平
19、放放置置于于图图所所示示的的匀匀强强磁磁场场中中,在在导导轨轨上上接接触触良良好好的的导导体体棒棒AB和和CD可可以以自自由由滑滑动动当当AB在在外外力力F作作用用下下向向右右运运动动时时,下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A导导体棒体棒CD内有内有电电流通流通过过,方向是,方向是DCB导导体棒体棒CD内有内有电电流通流通过过,方向是,方向是CDC磁磁场对导场对导体棒体棒CD的作用力向左的作用力向左D磁磁场对导场对导体棒体棒AB的作用力向左的作用力向左BD1楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的含义的含义 楞次定律的理解和应用楞次定律的理解和应用 2楞次定律的使用步骤楞次定律的使用步骤3楞次
20、定律的推广楞次定律的推广对对楞楞次次定定律律中中“阻阻碍碍”的的含含义义可可以以推推广广为为感感应应电电流流的的效效果果总总是阻碍是阻碍产产生感生感应电应电流的原因:流的原因:(1)阻碍原磁通量的阻碍原磁通量的变变化化“增反减同增反减同”;(2)阻碍相阻碍相对对运运动动“来拒去留来拒去留”;(3)使使线线圈面圈面积积有有扩扩大或大或缩缩小的小的趋势趋势“增增缩缩减减扩扩”;(4)阻碍原阻碍原电电流的流的变变化化(自感自感现现象象)“增反减同增反减同”4楞次定律与右手定则的比较楞次定律与右手定则的比较楞次定律楞次定律右手定右手定则则研究研究对对象象整个整个闭闭合回路合回路闭闭合合电电路中切割磁感
21、路中切割磁感线线运运动动的部分的部分导导体体适用适用范范围围适用于由磁通量适用于由磁通量变变化化引起感引起感应电应电流的各种流的各种情况情况适用于一段适用于一段导导体在磁体在磁场场中做切割磁感中做切割磁感线线运运动动关键一点关键一点如如果果问问题题不不涉涉及及感感应应电电流流的的方方向向,则则用用楞楞次次定定律律的的推推广广含含义义进行研究,可以使分析问题的过程简化进行研究,可以使分析问题的过程简化如如图图所示,光滑固定的金属所示,光滑固定的金属导轨导轨M、N水平放置,两水平放置,两根根导导体棒体棒P、Q平行放置在平行放置在导轨导轨上,形成一个上,形成一个闭闭合回路,一条合回路,一条形磁形磁铁
22、铁从高从高处处下落接近回路下落接近回路时时()AP、Q将相互靠将相互靠拢拢 BP、Q将相互将相互远远离离C磁磁铁铁的加速度仍的加速度仍为为gD磁磁铁铁的加速度小于的加速度小于gAD【审审题题指指导导】可可以以应应用用楞楞次次定定律律确确定定P、Q中中的的感感应应电电流流的的方方向向,再再根根据据左左手手定定则则确确定定感感应应电电流流受受到到的的安安培培力力来来确确定定P、Q的的运运动动方方向向,根根据据感感应应电电流流的的磁磁场场的的“阻阻碍碍”作作用用确确定定磁磁铁铁的的加加速速度还可以根据楞次定律的一些结论直接解答度还可以根据楞次定律的一些结论直接解答【解析解析】解法一设磁铁下端为解法一
23、设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定极,如图所示,根据楞次定律可判断出律可判断出P、Q中的感应电流方向,根据左手定则可判断中的感应电流方向,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向可见,所受安培力的方向可见,P、Q将互相靠拢由于回路所受安培将互相靠拢由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律,磁铁将受到向上的反作用力,力的合力向下,由牛顿第三定律,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于从而加速度小于g.当磁铁下端为当磁铁下端为S极时,根据极时,根据类似的分析可得到相同的结果,所以,本题应类似的分析可得到相同的结果,所以,本题应选选A、D.解法二根据楞次定律的另一种表述解法二根据楞次定律的
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- 关 键 词:
- 单元 电磁感应 现象 楞次定律
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