人教版高三物理一轮精品课件 9.1电磁感应现象 楞决定律课件 新人教.ppt
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1、第第1节节 电磁感应现象电磁感应现象 楞决定律楞决定律 2021/8/9 星期一1一、一、电电磁感磁感应现应现象象1产生感应电流的条件产生感应电流的条件穿穿过闭过闭合合电电路的路的 发发生生变变化化2能量转化能量转化发发生生电电磁感磁感应现应现象象时时,机械能或其他形式的能,机械能或其他形式的能转转化化为为 3电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质变变化的磁化的磁场产场产生了生了电场电场,在,在电场电场力的作用下力的作用下导导体中的自由体中的自由电电荷定向荷定向移移动动的的结结果,如果回路果,如果回路闭闭合合则产则产生感生感应电应电流;如果回路不流;如果回路不闭闭合,合,则则只有只有感感应电动势
2、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2021/8/9 星期一2二、楞次定律和右手定二、楞次定律和右手定则则1楞次定律楞次定律(1)内容:感内容:感应电应电流流产产生的磁生的磁场总场总要要 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现象象2右手定则右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指跟其余四个手指内容:伸开右手,使拇指跟其余四个手指 ,并且都与手掌在,并且都与手掌在同一个同一个 ,让让磁感磁感线线从掌心从掌心进进入,并使拇指指向入,并使拇指指向 的方向,的方向,这时这时 所指的方向就是感所指的方向就是感应电应电流的方向流的方向(
3、2)适用情况:适用情况:闭闭合合电电路部分路部分导导体体 磁感磁感线时产线时产生感生感应电应电流流(3)磁通量磁通量BS,S是指充是指充满满磁感磁感线线且与磁感且与磁感线线垂直的有效面垂直的有效面积积,不,不一定是一定是线线圈面圈面积积(4)磁通量是否磁通量是否发发生生变变化,是判定化,是判定电电磁感磁感应现应现象的惟一依据,而引起磁象的惟一依据,而引起磁通量通量变变化的途径有多种化的途径有多种阻碍阻碍磁通量磁通量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2021/8/9 星期一31(2012年韶关模拟年韶关模拟)如如图图是是验证验证楞次定律楞次定律实验实验的示意的示意图图,竖竖直放
4、置的直放置的线线圈固定不圈固定不动动,将磁,将磁铁铁从从线线圈上方插入或拔出,圈上方插入或拔出,线线圈和圈和电电流表构成的流表构成的闭闭合回路中就会合回路中就会产产生感生感应电应电流各流各图图中分中分别标别标出了磁出了磁铁铁的极性、磁的极性、磁铁铁相相对对线线圈的运圈的运动动方向以及方向以及线线圈中圈中产产生的感生的感应电应电流的方向等情况,其中表示正流的方向等情况,其中表示正确的是确的是()解析:解析:先根据楞次定律先根据楞次定律“来拒去留来拒去留”判断线圈的判断线圈的N极和极和S极极A中线圈上中线圈上端为端为N极,极,B中线圈上端为中线圈上端为N极,极,C中线圈上端为中线圈上端为S极,极,
5、D中线圈上端为中线圈上端为S极,再根据安培定则确定感应电流的方向,极,再根据安培定则确定感应电流的方向,A、B错误,错误,C、D正确正确答案:答案:CD2021/8/9 星期一42.(2012年江门模拟年江门模拟)如如图图是某是某电电磁冲磁冲击钻击钻的原理的原理图图,若突然,若突然发现钻头发现钻头M向右运向右运动动,则则可能是可能是()A开关开关S闭闭合瞬合瞬间间B开关开关S由由闭闭合到断开的瞬合到断开的瞬间间C开关开关S已已经经是是闭闭合的,合的,变变阻器滑片阻器滑片P向左迅速滑向左迅速滑动动D开关开关S已已经经是是闭闭合的,合的,变变阻器滑片阻器滑片P向右迅速滑向右迅速滑动动解析:解析:M
6、向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的磁场增强,所以有两种情况,一是磁场增强,所以有两种情况,一是S闭合,二是滑片闭合,二是滑片P向左滑动,故向左滑动,故A、C对对答案:答案:AC2021/8/9 星期一53.如如图图所示,一个矩形所示,一个矩形线线圈与通有相同大小的圈与通有相同大小的电电流的平行直流的平行直导线处导线处于于同一平面内,而且同一平面内,而且处处在两在两导线导线的中央,的中央,则则()A两两电电流同向流同向时时,穿,穿过线过线圈的磁通量圈的磁通量为为零零B两两电电流反向流反向时时,穿,穿过线过线圈的磁通量圈的磁通量
7、为为零零C两两电电流同向或反向,穿流同向或反向,穿过线过线圈的磁通量相等圈的磁通量相等D因两因两电电流流产产生的磁生的磁场场是不均匀的,因此不能判定穿是不均匀的,因此不能判定穿过线过线圈的磁通圈的磁通量是否量是否为为零零解析:解析:两电流同向时,在线圈范围内,产生的磁场方向相反,大小两电流同向时,在线圈范围内,产生的磁场方向相反,大小对称,穿过线圈的磁通量为零故正确答案为对称,穿过线圈的磁通量为零故正确答案为A.答案:答案:A2021/8/9 星期一64.如如图图所示所示为为地磁地磁场场磁感磁感线线的示意的示意图图在北半球地磁在北半球地磁场场的的竖竖直分量向直分量向下下飞飞机在我国上空匀速巡航
8、,机翼保持水平,机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞飞行高度不行高度不变变由于地由于地磁磁场场的作用,金属机翼上有的作用,金属机翼上有电势电势差差设飞设飞行行员员左方机翼末端左方机翼末端处处的的电势为电势为1,右方机翼末端,右方机翼末端处处的的电势为电势为2,下列判断正确的是,下列判断正确的是()A若若飞飞机从西往机从西往东飞东飞,1比比2高高B若若飞飞机从机从东东往西往西飞飞,2比比1高高C若若飞飞机从南往北机从南往北飞飞,1比比2高高D若若飞飞机从北往南机从北往南飞飞,2比比1高高解析:解析:对对A选项:磁场竖直分量向下,手心向上,拇指指向飞机飞行选项:磁场竖直分量向下,手心向上,拇指指
9、向飞机飞行方向,四指指向左翼末端,故方向,四指指向左翼末端,故12,A正确同理,飞机从东往西飞,正确同理,飞机从东往西飞,仍是仍是12,B错从南往北、从北往南飞,都是错从南往北、从北往南飞,都是12,故,故C选项正选项正确、确、D选项错选项错答案:答案:AC2021/8/9 星期一7对对楞次定律的理解和楞次定律的理解和应应用用 1楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的含义的含义2021/8/9 星期一82楞次定律的使用步骤楞次定律的使用步骤3楞次定律的推广楞次定律的推广对对楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的含的含义义可以推广可以推广为为感感应电应电流的效果流的效果总总是阻碍是阻碍产产生感生感应电应
10、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”2021/8/9 星期一94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路中切割磁感线线运运动动的部分的部分导导体体适用范适用范围围适用于由磁通量适用于由磁通量变变化引化引起感起感应电应电流的各种情况
11、流的各种情况适用于一段适用于一段导导体在磁体在磁场场中中做切割磁感做切割磁感线线运运动动如果问题不涉及感应电流的方向,则用楞次定律的推广含义进行如果问题不涉及感应电流的方向,则用楞次定律的推广含义进行研究,可以使分析问题的过程简化研究,可以使分析问题的过程简化2021/8/9 星期一10 例例11如图所示,光滑固定的金属导轨如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体水平放置,两根导体棒棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时落接近回路时()AP、Q将相互靠拢将相互靠拢BP、Q将相互远离将相互远离C
12、磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于g 思路点拨思路点拨 可以用楞次定律确定可以用楞次定律确定P、Q中的感应电流方向再根据中的感应电流方向再根据左手定则确定感应电流受到的安培力来确定左手定则确定感应电流受到的安培力来确定P、Q运动方向,根据感应运动方向,根据感应电流的磁场的电流的磁场的“阻碍阻碍”作用确定磁铁的加速度还可以根据楞次定律的作用确定磁铁的加速度还可以根据楞次定律的一些结论直接解答一些结论直接解答2021/8/9 星期一11 自主解答自主解答 解法一解法一设磁铁下端为设磁铁下端为N极,如图所示,极,如图所示,根据楞次定律可判断出根据楞次定律可判断出P、
13、Q中的感应电流方向,根据中的感应电流方向,根据 左手定则可判断左手定则可判断P、Q所受安培力的方向可见,所受安培力的方向可见,PQ将将 互相靠拢由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第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,从而加速度小于三定律,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于 g.当磁铁下端为当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结果,所以,本极时,根据类似的分析可得到相同的结果,所以,本题应选题应选A、D.解法二解法二根据楞次定律的另一表述根据楞次定律的另一表述感应电流的效果,总要反抗产感应电流的效果,总要反抗产生感应电流的原因,本题
14、中生感应电流的原因,本题中“原因原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,是磁铁靠近回路,“效果效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以,便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以,P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于将互相靠近且磁铁的加速度小于g,应选,应选A、D.答案答案 AD2021/8/9 星期一122021/8/9 星期一131如如图图所示,粗糙水平桌面上有一所示,粗糙水平桌面上有一质质量量为为m的的铜质铜质矩形矩形线线圈当一圈当一竖竖直放置的条形磁直放置的条形磁铁铁从从线线圈中圈中线线AB正上方等高快速正上方等高快速经过时经过时,若,若线线圈始
15、圈始终终不不动动,则则关于关于线线圈受到的支持力圈受到的支持力FN及在水平方向运及在水平方向运动趋势动趋势的正确判断的正确判断是是()AFN先小于先小于mg后大于后大于mg,运,运动趋势动趋势向左向左BFN先大于先大于mg后小于后小于mg,运,运动趋势动趋势向左向左CFN先小于先小于mg后大于后大于mg,运,运动趋势动趋势向右向右DFN先大于先大于mg后小于后小于mg,运,运动趋势动趋势向右向右解析:解析:条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后又减小当通过线圈磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向增加后又减小当通过线圈
16、磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势,当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,方向上有向右运动的趋势,当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势综上所述,线圈所受到的支持力力,在水平方向上有向右运动的趋势综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右先大于重力后小于重力,运动趋
17、势总是向右答案:答案:D2021/8/9 星期一14感感应电应电流方向的判定流方向的判定 1利用右手定利用右手定则则判断判断闭闭合合电电路的一部分路的一部分导导体做切割磁感体做切割磁感线线运运动时产动时产生生的感的感应电应电流方向流方向常常见见的几种切割情况:的几种切割情况:(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)导导体不体不动动,磁,磁场场运运动动,等效,等效为为磁磁场场不不动动,导导体反方向切割磁感体反方向切割磁感线线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)确定原磁确定原磁场场的方向;的方向;(2)明
18、确回路中磁通量明确回路中磁通量变变化情况;化情况;(3)应应用楞次定律的用楞次定律的“增反减同增反减同”,确立感,确立感应电应电流磁流磁场场的方向;的方向;(4)应应用安培定用安培定则则,确立感,确立感应电应电流的方向流的方向2021/8/9 星期一153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)从研究从研究对对象上象上说说,楞次定律研究的是整个,楞次定律研究的是整个闭闭合回路,右手定合回路,右手定则则研究研究的是的是闭闭合合电电路的一部分路的一部分导导体,即一段体,即一段导导体做切割磁感体做切割磁感线线运运动动(2)从适用范从适用范围围上上说说,楞次定律可,楞次定律可应应用于磁通
19、量用于磁通量变变化引起感化引起感应电应电流的各流的各种情况种情况(包括一部分包括一部分导导体切割磁感体切割磁感线线运运动动的情况的情况),右手定,右手定则则只适用于一只适用于一段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的情况因此,右手定的情况因此,右手定则则是楞次定律是楞次定律的一种特殊情况的一种特殊情况(1)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流,用右手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
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