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1、电磁感应现象电磁感应现象 楞次定律楞次定律市五中高三市五中高三205班班20112011年年3 3月月1616日日高三物理复习课高三物理复习课一、磁通量一、磁通量 1.1.在匀强磁场中，磁感应强度与在匀强磁场中，磁感应强度与垂直垂直磁场磁场方向的面积方向的面积S S的乘积叫的乘积叫穿过这个面的穿过这个面的磁通量，简磁通量，简称磁通，称磁通，如果面积如果面积S与与B不垂直不垂直，如图所示，应，如图所示，应以以B乘以乘以回路平面回路平面在垂直于磁场方向上的投影在垂直于磁场方向上的投影面积面积S 即即=BS=Bscos=Bssin 在数值上在数值上可以认为可以认为穿过面穿过面积的磁感应线的条数积的磁
2、感应线的条数.SB 磁通量磁通量B B 2.2.由由B=B=/S/S，可知：磁感应强度，可知：磁感应强度B B等于穿等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁磁通密度通密度.3.磁通量磁通量是是标量标量，但有方向但有方向，为了计算方，为了计算方便，有时可规定进该面或出该面为正便，有时可规定进该面或出该面为正，叠加时，叠加时遵循遵循代数和代数和法则，即要考虑到相反磁场抵消后法则，即要考虑到相反磁场抵消后的磁通量的磁通量(即净磁通量即净磁通量).4.磁通量的单位：韦磁通量的单位：韦(Wb).则有：则有：1T=1Wb/m=1N/Am=1Vs/m.例1、如图所
3、示，两个同心圆线圈a、b在同一平面内，半径Rab B、a=b C、ab D、无法确定NSab注意（1）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数；（2）注意区分S是磁场面积还是回路面积。A例例2.如下图所示，在同一水平面内有三个闭合如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线圈线圈a、b、c，当，当a 线圈中有电流通过时，它线圈中有电流通过时，它们的磁通量们的磁通量分别为分别为a、b、与、与c,下列说法正下列说法正确的是：确的是：()A.abc B.abc C.ac bD.ac bIabcB例例3如图示，矩形线圈面积为如图示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开，放在匀强磁场中，开始处于水平位置始处于水平位
4、置a，磁场与线圈平面法线夹角为，磁场与线圈平面法线夹角为，当，当线圈绕其一边顺时针转过线圈绕其一边顺时针转过90到达竖直位置到达竖直位置b的过程中，的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？线圈中的磁通量改变了多少？Bab解：在位置解：在位置a，1=BScos注意注意：磁通量：磁通量有正负有正负.如果将从平如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正面某一侧穿入的磁通量为正,则从则从平面反一侧穿入的磁通量为负平面反一侧穿入的磁通量为负.=BS(cos+sin)在位置在位置b，2=-BSsin 5.5.磁通量磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量、磁通量、磁通量的变化率的变化率/t/t的区别的区别.磁通量是指穿
5、插过某一回路的磁感线的条数；磁通量是指穿插过某一回路的磁感线的条数；磁通量的磁通量的变化量变化量是说明磁通量是说明磁通量改变了多少改变了多少，但，但不能说明磁通量改变的快慢，值得注意的是当一不能说明磁通量改变的快慢，值得注意的是当一个回路平面翻转个回路平面翻转180180时，磁通量的大小变不变暂时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正变负或由负变正，而磁通量且不论，但方向由正变负或由负变正，而磁通量的变化量为的变化量为=|=|1 1|+|+|2 2|；磁通量磁通量变化率变化率/t/t是指磁通量是指磁通量变化快慢变化快慢的的物理量，决定了该回路的感应电动势的大小，再物理量，决定了该回路的感应电
6、动势的大小，再结合该回路电阻可决定该电路的感应电流的大小结合该回路电阻可决定该电路的感应电流的大小.物理意义物理意义与与电电磁磁感感应应的的关关系系磁通量磁通量穿穿过过回回路路的的磁磁感感线的条数线的条数无关无关磁通量变化磁通量变化穿穿过过回回路路的的磁磁通通量的量的变化量变化量感感应应电电动动势势产产生生的条件的条件磁通量变化率磁通量变化率穿穿过过回回路路的的磁磁通通量的量的变化快慢变化快慢决决定定感感应应电电动动势势的的大小大小二、电磁感应现象二、电磁感应现象感应电流产生的条件感应电流产生的条件 1.1.利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产
7、生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感产生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流应电流.2.2.产生感应电流的条件：产生感应电流的条件：闭合电路；闭合电路；穿过闭合穿过闭合电路的磁通量发生变化；电路的磁通量发生变化；闭合电路的一部分做闭合电路的一部分做切割磁感线的运动切割磁感线的运动穿过闭合电路的穿过闭合电路的磁通量发生变化磁通量发生变化其中“磁通量的变化”可能可能是：导体所围面积的变化；磁场与导体相对位置的变化；磁场本身强弱的变化。若电路不闭合，就不会产生感应电流，但电路中仍有感应电动势3.电磁感应现象的电磁感应现象的实质是产生感应电动势实质是产生感应电动势.电路闭合才有感应
8、电流，若电路不闭合，电路闭合才有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动势依然存在势依然存在.而产生感应电动势的那部分导体而产生感应电动势的那部分导体相当于相当于电源电源.感应感应电流电流产生的条件是：穿过产生的条件是：穿过闭合电路闭合电路的磁通量发生变化。的磁通量发生变化。感应感应电动势电动势产生的条件是：穿过产生的条件是：穿过电路电路的的磁通量发生变化磁通量发生变化例例4.线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A向右平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)；D从纸面向纸外做平动，E向上平动(边bc上有个缺口)；则线圈中有感应
9、电流的是()BCD例例5.下列关于电磁感应的说法中正确的()A.只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感应电流B.只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应电流C.闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生变化，线圈中就产生感应电流D.闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈就产生感应电流D例6.如图所示，线圈abcd垂直于有界匀强磁场，且其有一半在磁场中，另一半在磁场外，则下列哪种情况可产生感应电流：()A.以ab边为轴转过60 B.以cd边为轴转过60C.以ab边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流D.以cd边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流【解析】是否有感
10、应电流，是看磁通量是否发生变化，线圈abcd以ab边为轴转动的前60的过程中，线圈中的磁通量是减少的，故有感应电流，此后，线圈的cd边转出磁场，在cd边不在磁场中时线圈转动则无磁通量发生变化，所以不会有感应电流；同理以cd边为轴转动的前60过程中，线圈中磁通量不变，所以无感应电流，此后线圈的ab边进入磁场，而ab边在磁场中，且线圈再转动时，线圈的磁通量减少，故有感应电流.综上所述，答案为A项.三三.楞次定律：楞次定律：表述一：表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。例例7例例
11、8思考思考1思考思考2例例91、楞次定律中、楞次定律中“阻碍阻碍”的含意：阻碍不是阻止；可的含意：阻碍不是阻止；可理理解为解为“增反、减同增反、减同”2、应用楞次定律解题的步骤：、应用楞次定律解题的步骤：（1）明确原磁场方向）明确原磁场方向（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化（3）由楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）由楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）（4）利用安培定则确定感应电流的方向（安培定则）利用安培定则确定感应电流的方向（安培定则）例例7.在在同同一一铁铁芯芯上上绕绕着着两两个个线线圈圈，单单刀刀双双掷掷开开关关原原来来接接在在点点1
12、，现现把把它它从从1扳扳向向2，试试判判断断在在此此过过程程中中，在在电阻电阻R上的电流方向是：上的电流方向是：(如图所示如图所示)()(A)先由先由PQ，再由再由QP；(B)先由先由QP，再由再由PQ；(C)始终由始终由QP；(D)始终由始终由PQ。A21BPQC例例8、如如图图所所示示，在在两两根根平平行行长长直直导导线线M、N中中，通通以以同同方方向向，同同强强度度的的电电流流，导导线线框框abcd和和两两导导线线在在同同一一平平面面内内，线线框框沿沿着着与与两两导导线线垂垂直直的的方方向向，自自右右向向左左在在两两导导线线间间匀匀速速移移动动，在在移移动动过过程程中中，线线框框中中感感
13、应应电电流流的方向：的方向：()(A)沿沿abcda不变；不变；(B)沿沿dcbad不变；不变；(C)由由abcda变成变成dcbad；(D)由由dcbad变成变成abcda。vMNIIabcd分析分析：画出磁感应线的分：画出磁感应线的分布情布情况如图示，自右向左况如图示，自右向左移动时，感应电流的磁场移动时，感应电流的磁场向外，所以感应电流为逆向外，所以感应电流为逆时针方向。时针方向。B思考思考1、导线框导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何
14、流动？程中，线框中感应电流如何流动？vIabcd解：画出磁场的分布情况如图示：解：画出磁场的分布情况如图示：开始运动到开始运动到A位置，向外的磁通位置，向外的磁通量增加，量增加，I的方向为的方向为顺时针顺时针，A当当dc边进入直导线右侧，直到线框边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置在正中间位置B时，向外的磁通量时，向外的磁通量减少到减少到0，I的方向为的方向为逆时针逆时针，B接着运动到接着运动到C，向里的磁通量增加，向里的磁通量增加，I的方向为的方向为逆时针逆时针，C当当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，边离开直导线后，向里的磁通量减少，I的方向为的方向为顺时针顺时针。所以，感应电流的方
15、向先是顺时针，接着为逆时针，所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。然后又为顺时针。A.线框中无感应电流；线框中无感应电流；B.线框中有沿线框中有沿abca方向感应电流；方向感应电流；C线框中有沿线框中有沿acba方向感应电流；方向感应电流；D.条件不是无法判断。条件不是无法判断。思考思考2、等腰三角形线框等腰三角形线框abc与与长直导线长直导线MN绝缘，且绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图所示，线框被导线分成面积相等的两部分，如图所示，M接接通电源瞬间电流由通电源瞬间电流由N流向流向M，则在线框中（则在线框中（）NabcMI解解：画出以：画出以MN为对称的面积
16、相等的图形，如图示为对称的面积相等的图形，如图示则剩余部分的面积也相等，左侧剩余部分处的磁感则剩余部分的面积也相等，左侧剩余部分处的磁感应强度小于右侧剩余部分处的磁感应强度，所以向里的应强度小于右侧剩余部分处的磁感应强度，所以向里的磁通量增大，感应电流的磁场方向向外，线框中感应电磁通量增大，感应电流的磁场方向向外，线框中感应电流方向沿流方向沿acba。C例例9.如如图图所所示示，一一水水平平放放置置的的圆圆形形通通电电线线圈圈I固固定定，有有另另一一个个较较小小的的线线圈圈II从从正正上上方方下下落落，在在下下落落过过程程中中线线圈圈II的的平平面面保保持持与与线线圈圈I的的平平面面平平行行且
17、且两两圆圆心心同同在在一一竖竖直直线线上上，则则线线圈圈II从从正正上上方方下下落落到到穿穿过过线线圈圈I直直至至在在下下方运动的过程中，从上往下看线圈方运动的过程中，从上往下看线圈II：()(A)无感应电流；无感应电流；(B)有顺时针方向的感应电流；有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。有先逆时针后顺时针的感应电流。IIIC三三.楞次定律楞次定律表述二：表述二：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因例例10例例11例例12思考思考3例例10.10.如图示，一闭合的
18、铜环从静止开始由高处下落通过条形如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是列说法正确的是：（：（）A.A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于圆环在磁铁的上方时，加速度小于g g，在下方时大于在下方时大于g g，B.B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于圆环在磁铁的上方时，加速度小于g g，在下方时也小于在下方时也小于g g，C.C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于圆环在磁铁的上方时，加速度小于g g，在下方时等于在下方时等于g g，D.D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于圆环在磁
19、铁的上方时，加速度大于g g，在下方时小于在下方时小于g.g.SNBFAGFAG思思考考3、如如图图所所示示，两两个个相相同同的的闭闭合合铝铝环环套套在在一一根根无无限限长长的的光光滑滑杆杆上上，将将一一条条形形磁磁铁铁向向左左插插入入铝铝环环(未未穿穿出出)的过程中，两环的运动情况是：的过程中，两环的运动情况是：()(A)同时向左运动，距离增大；同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；同时向左运动，距离不变；(C)同时向左运动，距离变小；同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。同时向右运动，距离增大。SNvC思考：磁铁与环之间是不是一定存在相互作用而使思考：磁铁与
20、环之间是不是一定存在相互作用而使得其阻碍相对运动呢？得其阻碍相对运动呢？例例1111、在图所示装置中，是一个绕垂直于纸面的轴、在图所示装置中，是一个绕垂直于纸面的轴转动的闭合导线框，当滑线变阻器的滑片自左向转动的闭合导线框，当滑线变阻器的滑片自左向右滑动时，线框的运动情况是：（右滑动时，线框的运动情况是：（）A A、保持静止不动、保持静止不动B B、逆时针转动、逆时针转动C C、顺时针转动、顺时针转动D D、转动方向由电源极性决定、转动方向由电源极性决定例例1212、如图所示，匀强磁场中吊着一柔软闭合导线框，、如图所示，匀强磁场中吊着一柔软闭合导线框，磁场方向与线框所在平面垂直，当磁感应强度磁场方向与线框所在平面垂直，当磁感应强度B B大小大小增大时，可以观察到的现象是：（增大时，可以观察到的现象是：（）A A若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定收缩若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定收缩B B若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定膨胀若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定膨胀C C若磁场方向垂直纸面向外，则线框一定收缩若磁场方向垂直纸面向外，则线框一定收缩D D不论磁场方向向里还是向外，线圈还将绕图不论磁场方向向里还是向外，线圈还将绕图 示轴旋转示轴旋转