电磁感应楞次定律

电磁感应楞次定律
电磁感应楞次定律

电磁感应楞次定律

一、电磁感应现象

感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。

二、楞次定律

感应电流总具有这样的方向,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。

2.对“阻碍”意义的理解:

(1)阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转.

(2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.

(3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动.

(4)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.

5.楞次定律的应用步骤

楞次定律的应用应该严格按以下四步进行:①确定原磁场方向;②判定原磁场如何变化(增大还是减小);③确定感应电流的磁场方向(增反减同);④根据安培定则判定感应电流的方向。

6.解法指导:

(1)楞次定律中的因果关联

楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系,一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系,二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键.

(2)运用楞次定律处理问题的思路

(a)判断感应电流方向类问题的思路

①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.

②确定感应磁场:即根据楞次定律中的"阻碍"原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.

③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.

(b )判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略

①常规法:

据原磁场(B 原方向及ΔΦ情况)????→?楞次定律确定感应磁场(B 感方向)????→

?安培定则判断感应电流(I 感方向)????→?左手定则导体受力及运动趋势.

②效果法

【例1】(1996年全国)一平面线圈用细杆悬于P 点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流的方向分别为

位置Ⅰ 位置Ⅱ

(A )逆时针方向 逆时针方向

(B )逆时针方向 顺时针方向

(C )顺时针方向 顺时针方向

(D )顺时针方向 逆时针方向

【例2】如图所示,有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电

流,外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?

方向如何?

【例3】如图,线圈A 中接有如图所示电源,线圈B 有一半面积处在线圈A 中,两线圈平行但不接触,则当开关S 闭和瞬间,线圈B 中的感应电流的情况是:( )

A .无感应电流

B .有沿顺时针的感应电流

C .有沿逆时针的感应电流

D .无法确定

【例4】 如图所示,闭合导体环固定。条形磁铁S 极向下以初速度v 0沿过N v 0

导体环圆心的竖直线下落的过程中,导体环中的感应电流方向如何?

【例5】 如图所示,O 1O 2是矩形导线框abcd 的对称轴,其左方有匀

强磁场。以下哪些情况下abcd 中有感应电流产生?方向如何? A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd 向右平移 C.将abcd 以ab 为轴转动60° D.将abcd 以cd 为轴转动60° 【例6】如图所示装置中,cd 杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时,cd 杆将向右移动?

A.向右匀速运动

B.向右加速运动

C.向左加速运动

D.向左减速运动 【例7】 如图所示,当磁铁绕O 1O 2轴匀速转动时,矩形

导线框(不考虑重力)将如何运动?

解:本题分析方法很多,最简单的方法是:从“阻碍相对运动”的角度

来看,导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。如果不计摩擦阻力,最

终导线框将和磁铁转动速度相同;如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。

【例8】 如图所示,水平面上有两根平行导轨,上面放两根金属棒

a 、

b 。当条形磁铁如图向下移动时(不到达导轨平面),a 、b 将如何移动?

四、针对训练

2.下列图中能产生感应电流的是( )

4.下列说法中正确的是:感应电动势的大小跟( )有关:

a b

× × ×

×

×

× ×

V

(A ) (B ) (C ) (D ) (E ) (F )

A .穿过闭合电路的磁通量.

B .穿过闭合电路的磁通量的变化大小.

C .穿过闭合电路的磁通量的变化快慢.

D .单位时间内穿过闭合电路的磁通量的变化量.

5.如图所示,试根据已知条件确定导线中的感应电流方向(图中的导线是闭合电路中的一部分):

(二)提高性练习

6.(99全国)如图所示,为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的坚直分量向下。飞机在我国上空匀逐巡航。机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼未端处的电势为U 1,右方机

翼未端处的电势力U 2,则

A.若飞机从西往东飞,U 1比U 2高

B.若飞机从东往西飞,U 2比U 1高

C.若飞机从南往北飞,U 1比U 2高

D.若飞机从北往南飞,U 2比U 1高

7.如图所示,在两根平行长直导线中,通以同方向、同强度的电流,导线框ABCD 和两导线在同一平面内,导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。在运动过程中,导线框中感应电流的方向( )

A .沿ABCD 方向不变。

B .沿ADCB 方向不变。

C .由ABC

D 方向变成ADCB 方向。

D .由ADCB 方向变成ABCD 方向。

8.如图所示,两个线圈绕在同一圆筒上,A 中接有电源,B 中导线ab 短路。当把磁铁迅速插入A 线圈中时,A 线圈中的电流将 (填减少,增大,不变),B 线圈中的感应电流的方向在外电路中是由 到 的;如线圈B 能自由移动,则它将向 移动(左,右,不)。

× × × × × × × ×

× × × v B B v v B v B (A ) (B ) (C ) (D )

a b A

B

9.如图所示,闭合金属铜环从高为h的曲面滚下,沿曲面的另

一侧上升,设闭合环初速度为零,不计摩擦,则()

A.若是匀强磁场,环上升的高度小于h

B.若是匀强磁场,环上升的高度大于h

C.若是非匀强磁场,环上升的高度等于h

D.若是非匀强磁场,环上升的高度小于h

10.一根磁化的钢棒以速度v射入水平放置的固定的铜管内,v的方向沿管中心轴,不计棒的重力和空气阻力,则在入射过程中()

A.铜管的内能增加

B.钢棒的速率减小

C.钢棒的速率不变

D.钢棒的速率增大

11.如图(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q 共轴.Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则

A.t1时刻N>G

B.t2时刻N>G

C.t3时刻N<G

D.t4时刻N=G

12.如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,从纸外向纸内看,线框ab将

A.保持静止不动

B.逆时针转动

C.顺时针转动

D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动方向

参考答案

1~5略6.AC

7.B

8.减小 b a 左

9.D 解析 若是匀强磁场,闭合环的磁通量不发生变化,无感应电流产生,环也就受不到磁场力,所以环仍保持机械能守恒,上升的高度等于h 。若是非匀强磁场,闭合环的磁通量发生变化,有感应电流产生,环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动,使环损失一部分机械能向电能转化,所以环上升的高度小于h 。因此答案D 正确。

10.AB 当磁化的钢棒射入铜管时,铜管中因磁通量增加而产生感应电流,铜管与钢棒间的磁场力会阻碍其相对运动,使钢棒的机械能向电能转化,进而使铜管的内能增加。所以答案AB 正确。

11.AD 12.C

教学后记

从课堂情况看,学生能够熟练应用楞次定律或右手定则判断感应电流及感应电动势的方向,教学效果好,达到了复习的目的。

法拉第电磁感应定律 自感

一、法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即t k

E ??Φ=,在国际单位制中可以证明其中的k =1,所以有t E ??Φ=。对于n 匝线圈有t

n E ??Φ=。 在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下,由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是:E=BLv sin α(α是B 与v 之间的夹角)。

【例1】如图所示,长L 1宽L 2的矩形线圈电阻为R ,处于磁感应强度为B 的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v 匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F 大小; ⑵拉力的功率P ; ⑶拉力做的功W ; ⑷线圈中产生的电热Q ;⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。

解:这是一道基本练习题,要注意要注意所用的边长究竟是L 1还是L 2 ,还应该思考一下所求的各物理量与速度v 之间有什么关系。

⑴v R v L B F BIL F R E I v BL E ∝=∴===2

2222,,,

⑵22

222v R

v L B Fv P ∝== ⑶v R

v L L B FL W ∝==12

221 ⑷v W Q ∝=

⑸ R

t R E t I q ?Φ==?=与v 无关 特别要注意电热Q 和电荷q 的区别,其中R

q ?Φ=与速度无关!(这个结论以后经常会遇到)。

【例2】如图所示,竖直放置的U 形导轨宽为L ,上端串有电阻R (其余

导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向

外。金属棒ab 的质量为m ,与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab 保

持水平而下滑。试求ab 下滑的最大速度v m

解:释放瞬间ab 只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应

电动势E 、感应电流I 、安培力F 都随之增大,加速度随之减小。当F 增大到

F=mg 时,加速度变为零,这时ab 达到最大速度。 由mg R v L B F m ==22,可得22L

B mgR v m = 进一步讨论:如果在该图上端电阻右边安一只电键,让ab 下落一段距离后再闭合电键,那么闭合电键后ab 的运动情况又将如何?(无论何时闭合电键,ab 可能先加速后匀速,也可能先减速后匀速,但最终稳定后的速度总是一样的)。

【例3】 如图所示,U 形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m

的金属棒ab ,ab 与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别

为L 1、L 2,回路的总电阻为R 。从t =0时刻起,在竖直向上方向加一个随

时间均匀变化的匀强磁场B =kt ,(k >0)那么在t 为多大时,金属棒开始移

动? 解:由t E ??Φ== kL 1L 2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也是恒定的,但由于安培力F=BIL ∝B =kt ∝t ,随时间的增大,安培力将随之增大。当安培力增大到等于最大

静摩擦力时,ab 将开始向左移动。这时有:2

212211,L L k mgR t mg R L kL L kt μ

μ==??

2.转动产生的感应电动势

⑴转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面

向外,长L 的金属棒oa 以o 为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金

属棒中的感应电动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中

的速度v 应该是平均速度,即金属棒中点的速度。

22

12L B L BL E ωω=?= ⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。如图矩形线圈的长、宽分别为L 1、L 2,所围面积为S ,向右的匀强磁场的磁感应强度为B ,线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。

线圈的ab 、cd 两边切割磁感线,产生的感应电动势相加可得E=BS ω。如

果线圈由n 匝导线绕制而成,则E=nBS ω。从图示位置开始计时,则感应

电动势的即时值为e=nBS ωcos ωt 。该结论与线圈的形状和转动轴的具体

位置无关(但是轴必须与B 垂直)。

实际上,这就是交流发电机发出的交流电的即时电动势公式。

3.电磁感应中的能量守恒

只要有感应电流产生,电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想。

【例5】 如图所示,矩形线圈abcd 质量为m ,宽为d ,在竖直平面内由

静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场,磁场上、下边界水平,宽度

也为d ,线圈ab 边刚进入磁场就开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全

过程,产生了多少电热?

解:ab 刚进入磁场就做匀速运动,说明安培力与重力刚好平衡,在下落

2d 的过程中,重力势能全部转化为电能,电能又全部转化为电热,所以产生电热Q =2mgd 。

【例6】如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B

的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab 、cd 横截面积之

比为2∶1,长度和导轨的宽均为L ,ab 的质量为m ,电阻为r ,开

始时ab 、cd 都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab 一个向右的瞬时冲

量I ,在以后的运动中,cd 的最大速度v m 、最大加速度a m 、产生的电

热各是多少?

解:给ab 冲量后,ab 获得速度向右运动,回路中产生感应电流,cd 受安培力作用而加速,ab 受安培力而减速;当两者速度相等时,都开始做匀速运动。所以开始时cd 的加速度最大,最终cd 的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能,电能又转化为内能。由于ab 、cd 横截面积之比为2∶1,所以电阻之比为1∶2,根据Q=I 2Rt ∝R ,所以cd 上产生的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得ab 的初速度为v 1=I/m ,因此有: o

v

b c

2/,,2,1m F a BLI F r r E I BLv E m ==+== ,解得r m I L B a m 22232=。最后的共同速度为v m =2I/3m ,系统动能损失为ΔE K =I 2/ 6m ,其中cd 上产生电热Q=I 2/ 9m

三、自感现象

1、自感现象

自感现象是指当线圈自身电流发生变化时,在线圈中引起的电磁感应现象,当线圈中的电流增加时,自感电流的方向与原电流方向相反;当线圈中电流减小时,自感电流的方向与原电流的方向相同.自感电动势的大小与电流的变化率成正比.

自感系数L 由线圈自身的性质决定,与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁芯有关. 自感现象是电磁感应的特例.一般的电磁感应现象中变化的原磁场是外界提供的,而自感现象中是靠流过线圈自身变化的电流提供一个变化的磁场.它们同属电磁感应,所以自感现象遵循所有的电磁感应规律.自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化,不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化.原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零。

自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈L 的电流突然增大瞬间,我们可以把L 看成一个阻值很大的电阻;当流经L 的电流突然减小的瞬间,我们可以把L 看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流.

图2电路中,当S 断开时,我们只看到A 灯闪亮了一下后熄灭,那么S 断开时图1电路中就没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A 的阻值,使S 断开前,并联电路中的电流I L >>I R ,S 断开瞬间,虽然L 中电流在减小,但这一电流全部流过A 灯,仍比S 断开前A 灯的电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A 灯闪亮一下后熄灭,对图1的电路,S 断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象.

除线圈外,电路的其它部分是否存在自感现象?

当电路中的电流发生变化时,电路中每一个组成部分,甚至连导线,都会产生自感电动势去阻碍电流的变化,只不过是线圈中产生的自感电动势比较大,其它部分产生的自感电动

势非常小而已。

2、自感现象的应用——日光灯

(1)启动器:利用氖管的辉光放电,起自动把电路接通和断开的作用

(2)镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,在日光灯正常发光时,,利用自感现象,起降压限流作用。

3、日光灯的工作原理图如下:

图中A镇流器,其作用是在灯开始点燃时起产生瞬时高压的作用;在日光灯正常发光时起起降压限流作用.B是日光灯管,它的内壁涂有一层荧光粉,使其发出的光为柔和的白光;C是启动器,它是一个充有氖气的小玻璃泡,里面装上两个电极,一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形触片组成.

【例10】如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法中正确的是()

A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮

B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮

C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭

D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭

解析:S闭合接通电路时,A2支路中的电流立即达到最大,A2先亮;由于线圈的自感作用,A1支路电流增加的慢,A1后亮。A1中的电流稳定后,线圈的阻碍作用消失,A1与A2并联,亮度一样,故A正确,B不正确。S断开时,L和A1、A2组成串联的闭合回路,A1和A2亮度一样,由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失,使A1和A2过一会才熄灭,故D选项正确。所以答案为A、D

四、针对练习

1.如图所示,矩形闭合线圈与匀强磁场垂直,一定产生感应电流的是()

A.垂直于纸面运动B.以一条边为轴转动

C.线圈形状逐渐变为圆形D.沿与磁场垂直的方向平动

2.闭合电路中产生感应电动势的大小,跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比()

A.磁通量B.磁感强度

C.磁通量的变化率D.磁通量的变化量

3.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb,则()

A.线圈中感应电动势每秒增加2V

B.线圈中感应电动势每秒减少2V

C.线圈中无感应电动势

D.线圈中感应电动势保持不变

4.如图所示,在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,有一长为0.5m的导体AB在金属框架上以10m/s的速度向右滑动,R1=R2=20Ω,其它电阻不计,则流过AB的电流是。

5. 如图所示,在匀强磁场中,有一接有电容器的导线回路,已知C=30μF,L1=5cm,L2=8cm,磁场以5×10-2T/s的速率均匀增强,则电容器C所带的电荷量为 C

8. 如图所示,圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1,且是粗细相同,用同样材料的导线构成,连接两环导线的电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下,AB两点的电势差之比为多少?

10.关于线圈中的自感电动势的大小,下列说法正确的是()

A.跟通过线圈的电流大小有关B.跟线圈中的电流变化大小有关

C.跟线圈中的磁通量大小有关D.跟线圈中的电流变化快慢有关

11.关于自感系数下列说法正确的是()

A.其它条件相同,线圈越长自感系数越大

B.其它条件相同,线圈匝数越多自感系数越大

C.其它条件相同,线圈越细自感系数越大

D.其它条件相同,有铁芯的比没有铁芯的自感系数越大

12.如图所示,L为一个自感系数很大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开关和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是()。

A.小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭

B.小灯立即亮,小灯立即熄灭

C.小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

D.小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

13. 如图所示,电阻R和电感线圈L的值都较大,电感线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,当开关S闭合时,下面能发生的情况是

A.B比A先亮,然后B熄灭

B.A比B先亮,然后A熄灭

C.A、B一起亮,然后A熄灭

D.A、B一起亮,然后B熄灭

16.下列说法正确的是( )

A .日光开始工作时,需要启动器

B .日光开始工作时,不需要镇流器

C .日光正常工作时,需要启动器

D .日光正常工作时,不需要镇流器 参考答案

1.B 、C ;2.B 、C ;3.A 、C 、D ;4.D ;5.-3.6N ·s ;6.C ;7.A ;8.2∶1

9.I=BL 2ω/2R ;

10.D ;11.ABD ;12.A ;13.D ;14.b ;a ;自感(或断电自感)

15.当电键闭合的瞬间,电感支路相当于断路。计算可知:I 1=0.1A ,I 2=0.2A.即电键闭合的瞬间,两灯同时亮,L 2灯较L 1灯更亮。稳定后,两灯亮度相同。电键断开时,显然L 1立即熄灭,L 2逐渐熄灭。

16.A ;17.A 、D ;18.C 、D ;

19.解析:交流电的频率越高,它产生的磁场的变化就越快,根据法拉第电磁感应定律,它产生感应电动势就越大。当电阻相同时,感应电流就越大,而放出的热量与电流的平方成正比,所以交流电频率越高,焊接处放出的热量越大。

教学后记

感应电动势的两种计算方法是本节重点,熟练掌握他们的计算运用条件,能为电磁综合问题打下基础,是学生必须掌握的内容。自感高考要求不高,只要能分析自感产生的现象就可以了,因此,还是应该注意方法的复习。

电磁感应与力学规律的综合应用

【例1】如图所示,AB 、CD 是两根足够长的固定平行金属导轨,

两导轨间的距离为L ,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平

面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B ,在

导轨的 AC 端连接一个阻值为 R 的电阻,一根质量为m 、垂直于导轨

放置的金属棒ab ,从静止开始沿导轨下滑,求此过程中ab 棒的最大

速度。已知ab 与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻都不

计。

解析:ab 沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg ,支持力F N 、摩擦力F f 和安培力F 安,如图所示,ab 由静止开始下滑后,将是↓↑→↑→↑→↑→a F I E v 安(↑为增大符号),所以这是个变加速过程,当加速度减到a =0时,其

速度即增到最大v =v m ,此时必将处于平衡状态,以后将以v m 匀速下滑

ab 下滑时因切割磁感线,要产生感应电动势,根据电磁感应定律: E=BLv ① 闭合电路AC ba 中将产生感应电流,根据闭合电路欧姆定律: I=E/R ② 据右手定则可判定感应电流方向为aAC ba ,再据左手定则判断它受的安培力F 安方向如图示,其大小为:

F 安=BIL ③

取平行和垂直导轨的两个方向对ab 所受的力进行正交分解,应有:

F N = mg cos θ F f = μmg cos θ 由①②③可得R

v L B F 22=安 以ab 为研究对象,根据牛顿第二定律应有:

mg sin θ –μmg cos θ-R

v L B 22=ma ab 做加速度减小的变加速运动,当a =0时速度达最大

因此,ab 达到v m 时应有:

mg sin θ –μmg cos θ-R

v L B 22=0 ④ 由④式可解得()2

2cos sin L B R mg v m θμθ-= 注意:(1)电磁感应中的动态分析,是处理电磁感应问题的关键,要学会从动态分析的过程中来选择是从动力学方面,还是从能量、动量方面来解决问题。

(2)在分析运动导体的受力时,常画出平面示意图和物体受力图。

电磁感应现象 楞次定律练习题

电磁感应现象楞次定律练习题 1.发现电流磁效应现象的科学家是___________,发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________,发现电磁感应现象的科学家是___________,发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。 2.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示, 若用力使导体EF向右运动,则导体CD将() A.保持不动 B.向右运动 C.向左运动 D.先向右运动,后向左运动 3.如图所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有 ( ) A.闭合电键K B.闭合电键K后,把R的滑片右移 C.闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出 D.闭合电键K后,把Q靠近P 4.如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图,其中P是一个变压器铁芯,入户的两根电线(火线和零线)采用双线绕法,绕在铁芯的一侧作为原线圈,然后再接入户内的用电器.Q是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图左边的火线和零线上,开关断开时,用户的供电被切断),Q接在铁芯 另一侧副线圈的两端a、b之间,当a、b间没有电压时,Q使得脱 扣开关闭合,当a、b间有电压时,脱扣开关即断开,使用户断电. (1)用户正常用电时,a、b之间有没有电压? (2)如果某人站在地面上,手误触火线而触电,脱扣开关是否会断开?为什么? 5.如图所示为闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是( ) 6.如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与 螺线管截面平行。当电键S接通瞬间,两铜环的运动情况是( ) A.同时向两侧推开 B.同时向螺线管靠拢 C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体 判断

感应电流方向的判断-楞次定律

感应电流方向的判断楞次定律 一、基础知识 (一)感应电流方向的判断 1、楞次定律 (1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (2)适用情况:所有的电磁感应现象. 2、右手定则 (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁 感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向. (2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流. 3、利用电磁感应的效果进行判断的方法: 方法1:阻碍原磁通量的变化——“增反减同”. 方法2:阻碍相对运动——“来拒去留”. 方法3:使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” 方法4:阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. (二)利用楞次定律判断感应电流的方向 1、楞次定律中“阻碍”的含义 2、楞次定律的使用步骤 (三)“一定律三定则”的应用技巧 1、应用现象及规律比较 2 无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断. “电生磁”或“磁生电”均用右手判断. 二、练习

1、下列各图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是 ( ) 2、如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看) ( ) A.沿顺时针方向 B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C.沿逆时针方向D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向 3、如图所示,当磁场的磁感应强度B增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为( ) A.内环顺时针,外环逆时针 B.内环逆时针,外环顺时针 C.内、外环均为顺时针D.内、外环均为逆时针 4、如图所示,在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心,以ab为半径,在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时( ) A.a端聚积电子 B.b端聚积电子 C.金属棒内电场强度等于零 D.U a>U b 5、金属环水平固定放置,现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放, 在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环( ) A.始终相互吸引 B.始终相互排斥 C.先相互吸引,后相互排斥 D.先相互排斥,后相互吸引 6、如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R 的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将( ) A.静止不动 B.逆时针转动 C.顺时针转动 D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向 答案C

高考物理专题:电磁感应定律与楞次定律

2020高考物理 电磁感应定律 楞次定律(含答案) 1.如图所示,一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3-1 2BS B.3+1 2NBS C. 3+1 2 BS D. 3-1 2 NBS 答案 C 2.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一,如图所示,线圈中通以一定频率的正弦交流电,靠近待测工件时,工件内会产生涡流,同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是( ) A .涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B .涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C .通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D .待测工件可以是塑料或橡胶制品 答案 ABC 3.如图所示,ab 为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a 点在纸面内转动;S 为以a 为圆心位于纸面内的金属环;在杆转动过程中,杆的b 端与金属环保持良好接触;A 为电流表,其一端与金属环相连,一端与a 点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab 杆的位置如图所示,则此时刻( )

A.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向右 B.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向左 C.有电流通过电流表,方向由d向c,作用于ab的安培力向右 D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零 答案A 4.(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率ρ铜<ρ铝。闭合开关S的瞬间() A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C.若将环放置在线圈右方,环将向左运动 D.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射 答案AB 5.如图所示,矩形金属线框abcd放在水平桌面上,ab边和条形磁铁的竖直轴线在同一竖直平面内,现让条形磁铁沿ab边的竖直中垂线向下运动,线框始终静止。则下列说法正确的是()

电磁感应现象_楞次定律

第九章电磁感应 [学习目标定位] 考查的题型一般多为选择,考查的难度中等,试题的 第1单元电磁感应现象__楞次定律 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象。 2.产生感应电流的条件 表述1 闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。 表述2 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 3.楞次定律 (1)内容: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. (2)适用范围:一切电磁感应现象。 4.右手定则 (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 (2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流。 [试一试] 2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图9-1-4所示。现使磁铁开始自由下落,在N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( )

图9-1-4 A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电 C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电 解析:选D 由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针,线圈下端为电源正极,所以流过R的电流方向为从b向a,电容器下极板带正电,故D正确,A、B、C错误。 [例1] (2011·上海高考)如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中( ) A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流的方向一直是逆时针 C.安培力方向始终与速度方向相反 D.安培力方向始终沿水平方向 [例2] 如图9-1-6所示,水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,电场竖直向下,磁场垂直纸面向外。半圆形铝框从直径处于水平位置时,沿竖直平面由静止开始下落。不计阻力,a、b两端落到地面的次序是( ) 图9-1-6 A.a先于b B.b先于a C.a、b同时落地D.无法判定

电磁感应现象 楞次定律

第九章电磁感应 课时作业27电磁感应现象楞次定律 时间:45分钟满分:100分 一、选择题(8×8′=64′) 图1 1.如图1所示,一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面,而且处在两导线的中央,则() A.两电流同向时,穿过线圈的磁通量为零 B.两电流反向时,穿过线圈的磁通量为零 C.两电流同向或反向,穿过线圈的磁通量都相等 D.因两电流产生的磁场是不均匀的,因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析:两电流同向时,在线圈范围内,产生的磁场方向相反,大小对称,穿过线圈的磁通量为零,A正确,BCD不正确. 答案:A 图2 2.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图2所示,若用力使导体EF向右运动,则导体CD将() A.保持不动 B.向右运动 C.向左运动 D.先向右运动,后向左运动 解析:当EF向右运动时,由右手定则,有沿FECD逆时针方向的电流,再由左手定则,

得CD受力向右,选B.本题也可以直接由楞次定律判断,由于EF向右,线框CDFE面积变大,感应电流产生的效果是阻碍面积变大,即CD向右运动. 答案:B 图3 3.如图3所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有() A.闭合电键K B.闭合电键K后,把R的滑片右移 C.闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出 D.闭合电键K后,把Q靠近P 解析:当闭合电键K时,Q中的磁场由无变有,方向向右,由楞次定律,Q产生的感应电流方向如题图,A正确.闭合电键K后,把Q靠近P时,Q中的磁场变强,方向向右,由楞次定律,Q产生的感应电流方向如题图,D正确,B、C不正确. 答案:AD 图4 4.如图4所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,当条形磁铁自由下落时,将会出现的情况是() A.两金属环将相互靠拢 B.两金属环将相互分开 C.磁铁的加速度会大于g D.磁铁的加速度会小于g 解析:当条形磁铁自由下落时,金属圆环中的感应电流产生的效果总是阻碍磁通量增大,阻碍磁铁发生相对运动,磁铁加速度小于g,同时,金属圆环向远处运动,有使磁通量变小的趋势,B、D正确. 答案:BD

(完整版)感应电流方向的判断楞次定律(含答案)

h 感应电流方向的判断 楞次定律 一、基础知识 (一)感应电流方向的判断 1、楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象. 2、右手定则 (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流 的方向. (2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流. 3、利用电磁感应的效果进行判断的方法: 方法1:阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.方法2:阻碍相对运动——“来拒去留”. 方法3:使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”方法4:阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. (二)利用楞次定律判断感应电流的方向1、 楞次定律中“阻碍”的含 义 2、 楞次定律的使用步骤

n d A l l t h i n (三)“一定律三定则”的应用技巧1、应用现象及规律比较基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则部分导体做切割磁感线运动右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化 楞次定律 2、应用技巧无论是“安培力 ”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断.“电生磁”或“磁生电”均用右手判断. 二、练习 1、下列各图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是 ( )  答案 CD 解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向:以C 选项为例,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向——向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加;(3)感应电流产生的磁场方向——向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同.线圈的上端为S 极,磁铁与线圈相互排斥.运用以上分析方法可知,C 、D 正确. 2、如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看) ( ) A .沿顺时针方向 B .先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C .沿逆时针方向 D .先沿逆时针方向后沿顺时针方向

电磁感应现象楞次定律(含答案)

第1课时 电磁感应现象 楞次定律 一、对磁通量的理解 1.如图1所示,正方形线圈abcd 位于纸面内,边长为L ,匝数为N ,过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B ,则穿过线圈的磁通量为 ( ) A.BL 22 B.NBL 22 C .BL 2 D .NBL 2 答案 A 2.如图所示,一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向斜向上,与水平面成30 °角,现若使矩形线框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3-12BS B.3+1 2 NBS C. 3+12BS D.3-1 2NBS [答案] C 二、磁感应现象 1.法拉第圆盘发电机中,似乎穿过闭合电路的磁通量没有变化,怎么能产生感应电流? 提示:随着圆盘的转动,定向运动电子受到洛伦兹力作用,造成正、负电荷分别向圆盘中心和边缘累积,产生电动势,进而产生感应电流。也可把圆盘看成由许多根“辐条”并联,圆盘转动,每根“辐条”做切割磁感线运动产生电动势,进而产生感应电流。 2.如图所示,能产生感应电流的是 ( ) 答案 B 3.(2014·宁波期末)如图9-1-17所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( ) 图9-1-17 解析:选B 4. 如图9-1-8所示,一个U 形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab ,有一个磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( ) 图9-1-8 A .ab 向右运动,同时使θ减小 B .使磁感应强度B 减小,θ角同时也减小 C .ab 向左运动,同时增大磁感应强度B D .ab 向右运动,同时增大磁感应强度B 和θ角(0°<θ<90°) 变,D 错误。 5.(2012山西四校第二次联考).如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,在下列情况中线圈产生感应电流的是( ) A .导线中电流强度变大 B .线框向右平动 C .线框向下平动 D .线框以ab 边为轴转动 答案:ABD 6.带电圆环绕圆心在圆环所在平面内旋转,在环的中心处有一闭合小线圈,小线圈和圆环在同一平面内,则( ) A .只要圆环在转动,小线圈内就一定有感应电流 B .不管圆环怎样转动,小线圈内都没有感应电流 C .圆环做变速转动时,小线圈内一定有感应电流 D .圆环做匀速转动时,小线圈内没有感应电流 解析:选CD 7.某部小说中描述一种窃听电话:窃贼将并排在一起的两根电话线分开,在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线,这条导线与电话线之间是绝缘的,如图2所示.下列说法正确的是 ( ) 图2 A .不能窃听到电话,因为电话线中电流太小 B .不能窃听到电话,因为电话线与耳机没有接通 C .可以窃听到电话,因为电话线中的电流是恒定电流,在耳机电路中引起感应电流 D .可以窃听到电话,因为电话线中的电流是交变电流,在耳机电路中引起感应电流 答案 D 8.在图3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈,线圈与滑动变阻器、电池构成电路,a 、b 、c 为三个闭合金属圆环,假定线圈产生的磁场的磁感线全部集中在铁芯内,则当滑动变阻器滑动触头左右滑动时,能产生感应电流的圆环是 ( ) 图3

电磁感应楞次定律

电磁感应楞次定律 一、电磁感应现象 感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。 感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。 二、楞次定律 感应电流总具有这样的方向,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。 2.对“阻碍”意义的理解: (1)阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转. (2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流. (3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动. (4)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现. 5.楞次定律的应用步骤 楞次定律的应用应该严格按以下四步进行:①确定原磁场方向;②判定原磁场如何变化(增大还是减小);③确定感应电流的磁场方向(增反减同);④根据安培定则判定感应电流的方向。 6.解法指导: (1)楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系,一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系,二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. (2)运用楞次定律处理问题的思路 (a)判断感应电流方向类问题的思路 ①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.

《楞次定律和法拉第电磁感应定律

2016楞次定律和法拉第电磁感应定律(一) 班级姓名 【知识反馈】 1.产生感应电流的条件: 2.楞次定律的内容: 从不同角度理解楞次定律: (1)从磁通量变化的角度: (2)从相对运动的角度: (3)从面积变化的角度: 3.法拉第电磁感应定律的内容: 表达式:,适用 表达式:,适用 【巩固提升】 1、如图所示,蹄形磁铁的两极间,放置一个线圈abcd,磁铁和线圈 都可以绕OO′轴转动,磁铁如图示方向转动时,线圈的运动情况是 ( ) A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同 B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同 C.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁转速 D.线圈静止不动 2、如图所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是( ) A.同时向左运动,两环间距变大; B.同时向左运动,两环间距变小; C.同时向右运动,两环间距变大; D.同时向右运动,两环间距变小。 3.如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q 平行放置于导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下 落接近回路时( ) A.P、Q将相互靠拢 B.P、Q将相互远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g 4.如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流,各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( )

5.如图所示,一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,已知ab=bc=L,当它以速度v向右平动时,a、c两点间的电势差为( ) A.BLv B.BLv sinθ C.BLv cosθ D.BLv(l+sinθ) 6.如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线与一 个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中,两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态,则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( ) A、正在增加, B、正在减弱, C、正在增加, D、正在减弱, 7.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图11(甲)所示,磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B 随时间t按图(乙)变化时,下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是( ) 8.如图所示,平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和P之间接有阻值为R=3.0 Ω的定值电阻,导体棒ab长L=0.5 m,其电阻不计,且与导轨接触良好,整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4 T,现使ab以v=10 m/s的速度向右做匀速运动,则以下判断正确的是( ) A.导体棒ab中的感应电动势E=2.0 V B.电路中的电流I=0.5 A C.导体棒ab所受安培力方向向右 D.导体棒ab所受合力做功为零 9. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大 线圈M相接,如图所示,导轨上放一根导线ab,磁感线垂 直导轨所在的平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺 时针方向的感应电流,则导线的运动可能是()

高中物理第一章电磁感应第节楞次定律电磁感应中的能量转化与守恒教学案教科版选修3

第4、5节楞次定律__电磁感应中的能量转化与守恒 1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时, 可用右手定则判断感应电流的方向。 2.楞次定律的内容是:感应电流具有这样的方向, 即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁 通量的变化。 3.感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原 因。 4.在由于回路与磁场间发生相对运动引起的电磁 感应中产生的电能是通过克服安培力做功转化而 来的,克服安培力做的功等于产生的电能,这些电 能又通过电流做功转化为其他形式的能量,如使电 阻发热产生内能;在由于磁场变化引起的电磁感应 中产生的电能是由磁场能转化来的。 一、右手定则 1.内容 将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线从手心进入,大拇指指向导体运动方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向,也就是感应电动势的方向。 2.适用情景 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流的方向判断。 二、楞次定律 1.实验探究 (1)实验目的 探究决定感应电流方向的因素以及所遵循的规律。 (2)实验过程 实验前先查明电流的方向与电流表指针偏转方向的关系,然后将螺线管与电流表组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图1-4-2所示,记录感应电流方向如下。

图1-4- 1 图1-4-2 (3)实验记录及分析 ①线圈内磁通量增加时的情况。 图号磁场方向感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍 磁通量的增加乙向上顺时针向下 ②线圈内磁通量减少时的情况。 图号磁场方向 感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍 磁通量的减少丁向上逆时针向上 2.楞次定律 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 三、电磁感应中的能量转化与守恒 1.在导线做切割磁感线运动而产生感应电流时,电路中的电能来源于机械能。 2.克服安培力做了多少功,就产生多少电能。 3.电流做功时又将电能转化为其他形式的能量。 4.电磁感应现象中,能量在转化过程中是守恒的。 1.自主思考——判一判

(完整版)法拉第电磁感应定律与楞次定律练习题(有详细答案)

法拉第电磁感应定律与楞次定律练习题 1、下列图中能产生感应电流的是( ) 2、关于电磁感应现象,下列说法中正确的是( ) A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生 B.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流 C.闭合线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流 D.穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时,电路中有感应电流 3、一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行,飞机机身长为a,机翼两端的距离为b。该空间地磁场的磁 感应强度的水平分量为B1,竖直分量为B2;设驾驶员左侧机翼的端点为C,右侧机翼的端点为D,则CD 两点间的电势差U为 A.U=B1vb,且C点电势低于D点电势 B.U=B1vb,且C点电势高于D点电势 C.U=B2vb,且C点电势低于D点电势 D.U=B2vb,且C点电势高于D点电势 4、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈由图示位置自上而下 穿过固定的条形磁铁的过程中,从上向下看,线圈中感应电流方向是 A.先顺时针方向,后逆时针方向 B.先逆时针方向,后顺时针方向 c.一直是顺时针方向 D.一直是逆时针方向 5、如图所示,一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,已知ab=bc=L, 当它以速度v向右平动时,a、c两点间的电势差为() A.BLv B.BLv sinθ C.BLv cosθD.BLv(l+sinθ) 6、穿过某线圈的磁通量随时间变化的Φ-t图象,如图所示,下面几段时间 内,产生感应电动势最大的是 ①0-5s ②5-10s ③10-12s ④12-15s A.①② B.②③ C.③④ D.④

电磁感应 楞次定律

一、磁通量 1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。 2.公式:Φ=BS。 3.单位:1 Wb=1T·m2。 4.公式的适用条件 (1)匀强磁场; (2)磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。 二、电磁感应现象 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象。 2.产生感应电流的条件 (1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。 (2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。 3.产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流;如果回路不闭合,则只有感应电动势,而无感应电流。 三、楞次定律 1.楞次定律 (1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (2)适用情况:所有的电磁感应现象. 2.楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁→感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 ↓ 阻碍什么→阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身 ↓ 如何阻碍→ 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同” ↓ 阻碍效果→阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行 3.楞次定律的使用步骤

4.右手定则 (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向. (2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流. 高频考点一 电磁感应现象的判断 例1.在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场,如图所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b (b >2a )的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线 圈与半径为a 的圆形区域是同心圆.从某时刻起磁感应强度大小开始减小到B 2 ,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( ) A.12 πB (b 2-2a 2) B .πB (b 2-2a 2) C .πB (b 2-a 2) D.12 πB (b 2-2a 2) 【变式探究】在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( ) A .将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B .在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C .将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化 D .绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化 【举一反三】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、 线圈B 、电流计及开关按如图所示连接.下列说法中正确的 是( )

2019届人教版 电磁感应现象的判断与楞次定律 单元测试

2019届人教版电磁感应现象的判断与楞次定律单元测试 1. 奥斯特发现了电流能在周围产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。下图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是() A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强 B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了 C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场 D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场 【答案】 D 2.某实验小组利用如图所示装置,探究感应电流的产生条件。图中A是螺线管,条形磁铁的S极置于螺线管内,磁铁保持静止状态,B为灵敏电流计,开关K处于断开状态,电路连接和各仪器均正常。下列关于实验现象的说法正确的是() A.K闭合前,通过螺线管的磁通量为零 B.K闭合瞬间,通过螺线管的磁通量不变 C.K闭合瞬间,灵敏电流计指针不发生偏转 D.K闭合,抽出磁铁过程中,灵敏电流计指针发生偏转 【答案】BCD 3.法拉第通过近10年的实验终于发现,电磁感应是一种只有在变化和运动的过程中才能发生的现象,下列哪些情况下能产生电磁感应现象()

A.图甲中,条形磁铁匀速穿过不闭合的环形线圈的过程中 B.图乙中,开关闭合的瞬间 C.图丙中,通电瞬间使小磁针转动 D.丁图中,闭合开关的瞬间 【答案】AD 4.1831 年8月,英国物理学家法拉第在经历多次失败后,终于发现了电磁感应现象。法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示,软铁环上绕有A、B两个线圈。关于该实验,下列说法中正确的是() A.先闭合,再闭合后,线圈B中有持续的电流产生 B.先闭合,再闭合后,线圈B中有持续的电流产生 C.,均闭合,断开瞬间,线圈B中的感应电流向右流过电流表 D.,2均闭合,断开瞬间,线圈B中的感应电流向左流过电流表 【答案】C 5.某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接,在开关闭合、线圈A放在线圈中的情况下,他发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转,则关于他的下列推断中正确的是()学, A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转

第一讲 电磁感应定律和楞次定律

【思维导图】 【考情报告】

电磁感应及其综合应用是历来高考必考内容,尽管该内容多年没有在全国卷的计算题中出现,但2013年高考中作为必考的压轴题让人们重新看到了它的重要性.从综合程度上说,电磁感应包含动力学、功能关系、直流电路、交流电等多方面知识,是知识与技能为一体的最好平台. 【知能诊断】 1.(2012年高考·北京理综卷)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是(). A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同 【疑惑】(1)在老师做的实验中,套环跳起来的原因是什么? (2)套环选用绝缘材料会有什么后果?

2.(2012年高考·新课标全国卷)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是(). 【疑惑】是否可以从安培力的方向发生改变来确定电流方向也发生改变? 3.(2013年高考·新课标全国卷Ⅰ)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字形导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁场.用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是(). 【疑惑】 (1)闭合回路中切割磁感线的有效长度如何变化? (2)闭合回路中电阻是如何变化的呢? 4.如图所示,在匀强磁场中矩形线圈的匀速转动的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A.那么(). A.线圈消耗的电功率为4 W

楞次定律和法拉第电磁感应定律

电磁感应问题中的图像问题 例1如图1—1,一宽40cm 的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。一边长为20cm 的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s 通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0,在图1-2 ) 练习1.在磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图2—1所示,则下列图 2—2中较正确反映线圈中电流i 与时间t 关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)( ) 练习2.如图4(a),圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q , P 和Q 共轴。Q 中通有变化的电流,电流随时间变化的规律如图4(b)所示。P 受重力为 G ,桌面对P 的支持力为N ,则( ) A.t 1时刻N>G B.t 2时刻N>G C.t 3时刻N

楞次定律判断感应电流的方向

楞次定律判断感应电流方向 楞次定律是确定感应电流方向的普遍适用的规律,它的内容是:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 应用楞次定律确定感应电流方向的步骤可归纳为:当穿过线圈的磁通量增加时,用右手螺旋定则的大拇指指向原磁场的反方向,则四指所指的方向就是线圈中感应电流的方向。反之,当穿过线圈的磁通量减少时,以大拇指指向原磁场的方向,则四指所指的方向就是线圈中感应电流的方向。 具体应用如下: 基础题:如图1所示,一闭合的金属圆环从静止开始由高 处下落,通过条形磁铁,不计空气阻力,在下落过程中, 圆环内感应电流的方向为(从上向下看)() (A)现顺时针后逆时针(B)现逆时针后顺时针 (C)始终顺时针(D)始终逆时针 巧妙分析:图1 ①确定原磁场的方向:参考条形磁铁内部磁场的方向(见备注),即原磁场方向向上。 ②分析磁通量的变化:金属环至上而下的过程中,穿过金属环的磁通量先变大后变小。 ③应用楞次定律判定感应电流的方向:由①②可知大拇指指向先向下后向上,所以从上向下看到金属环中感应电流的方向先顺时针后逆时针。故本题选A。(备注:条形磁铁内外磁场方向相反,因内部磁场比外部磁场强,故分析金属环所包围的原磁场时参考条形磁铁的内部磁场) 提高题:如图2所示,线圈abcd所在平面与磁感线平行, 在线圈以ab为轴由下往上看顺时针转过180?的过程中, 线圈中感应电流的方向() (A)先沿abcda,后沿dcbad (B)先沿dcbad, 后沿abcda (C)总是沿abcda (D)总是沿dcbad 巧妙分析:图2 ①确定原磁场的方向:水平向右(题目已知)。 ②分析磁通量的变化:根据题意,线圈从图示实线位置向纸外翻转到虚线位置的过程中,穿过线圈的磁通量先变大后变小。 ③应用楞次定律判定感应电流的方向:由①②可知大拇指指向先向左后向右,所以线圈中感应电流的方向先沿dcbad后沿abcda。故本题选B。 拓展题:如图3所示,矩形线圈abcd由静止开始运动。 若cd边受磁场力方向如图中箭头方向,则线圈可以是 () (A)以ab边为轴转动(转角小于90?大于0?)

第1讲 电磁感应现象 楞次定律

限时规范训练 [基础巩固题组] 1.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a 线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为() A.1∶1B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 解析:选A.磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积.因为是同一磁场,B相同,且有效面积相同,S a=S b,故Φa=Φb.选项A正确. 2.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是() A.同时向左运动,间距增大 B.同时向左运动,间距减小 C.同时向右运动,间距减小 D.同时向右运动,间距增大 解析:选B.根据“来拒去留”可知,两环同时向左运动,又因两环中产生同向的感应电流,相互吸引,且右环受磁铁的排斥作用较大,故两环间距又减小,B正确. 3.如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若() A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向

D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 解析:选D.当金属环上下移动时,穿过环的磁通量不发生变化,根据楞次定律,没有感应电流产生,选项A、B错误;当金属环向左移动时,穿过环的磁通量垂直纸面向外且增加,根据楞次定律可知,环上产生顺时针方向的感应电流,故选项C错误;当金属环向右移动时,穿过环的磁通量垂直纸面向里且增加,根据楞次定律可知,环上产生逆时针方向的感应电流,故选项D正确. 4.如图,在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开始释放一个强磁体,在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个过程中,不计空气阻力,那么() A.由于铜是非磁性材料,故强磁体运动的加速度始终等于重力加速度 B.由于铜是金属材料,能够被磁化,使得强磁体进入铜管时加速度大于重力加速度,离开铜管时加速度小于重力加速度 C.由于铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管中都有感应电流,加速度始终小于重力加速度 D.由于铜是金属材料,铜管可视为闭合回路,强磁体进入和离开铜管时产生感应电流,在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度,但在铜管内部时加速度等于重力加速度解析:选C.铜是非磁性材料,不能够被磁化,B错误;铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管始终切割磁感线,铜管中都有感应电流,强磁体受到向上的磁场力,加速度始终小于重力加速度,C正确,A、D错误. 5.(多选)如图所示,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是() A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

电磁感应现象楞次定律试题

电磁感应现象楞次定律试题

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电磁感应现象楞次定律练习题 1. ____________________________________ 发现电流磁效应现象的科学家是,发现通电导线在磁场中受力规律的科 学家是__________ ,发现电磁感应现象的科学家是 ____________ ,发现电荷间相互作用力规 律的的科学家是___________ . 2.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨月和万,与长直导线平行且在同一水平 而上,在铁轨小3上套有两段可以自由滑动的导体Q和亦如图 --------------- ------ 所示,若用力使导体疔向右运动,则导体G?将()---- T------ -------- 人 A.保持不动 B.向右运动B C.向左运动 D.先向右运动,后向左运动 3.如图所示,要使0线圈产生图示方向的电流,可釆用的方法有 A.闭合电键用 Q B.闭合电键K后,把斤的滑片右移 C.闭合电键K后,把尸中的铁心从左边抽岀 D.闭合电键A?后,把0靠近F 4.如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图,英中F是一个变压 器铁芯.入户的两根电线(火线和零线)采用双线绕法,绕在铁芯的一侧作为原线圈,然后再 接入户内的用电器.Q是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图 左边的火线和零线上,开关断开时,用户的供电被切断),0接在铁 芯另一侧副线圈的两端a、b之间,当a、b间没有电压时,0使得脱扣 开关闭合,当a、b间有电压时,脱扣开关即断开,使用户断电. (1)用户正常用电时,a、&之间有没有电压? (2)如果某人站在地而上,手误触火线而触电,脱扣开关是否会断开?为什么? 5.如图所示为闭合电路中的一部分导体訪在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产

1.电磁感应和楞次定律

电磁感应与楞次定律 发现电磁感应现象的背景 1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应,揭示了电和磁之间存在着联系,受到这一发现的启发,人们开始考虑这样一个问题:既然电流能够产生磁场,反过来,利用磁场是不是能够产生电流呢,不少科学家进行了这方面的探索。英国科学家法拉第,坚信电与磁有密切的联系.经过 10 年坚持不懈的努力,于 1831 年终于取得了重大的突破,发现了利用磁场产生电流的条件. 磁生电的三个实验 实验1. 实验 2:条形磁铁插入、拔出线圈类型 实验 3:原副线圈类型线圈电路接通、断开;滑动变阻器滑动片左、右滑动. 实验总结: 1.不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生.这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.

2.产生感应电流的条件: (1)电路必须闭合; (2)磁通量发生变化. 3.磁通量发生变化的因素: 由Φ=BSsinθ可知:当①磁感应强度 B 发生变化;②线圈的面积 S 发生变化;③磁感应强度 B 与面积 S 之间的夹角θ发生变化.这三种情况都可以引起磁通量发生变化. 4.举例. (1)闭合电路的一部分导体切割磁感线: (2)磁场不变,闭合电路的面积变化: (3)线圈面积不变,线圈在不均匀磁场中运动: (4)线圈面积不变,磁场不断变化: 例 1.一水平放置的矩形线圈 abcd 在条形磁铁 S 极附近下落,在下落过程中,线圈平面保持水平,如图 7 所示,位置 1 和 3 都靠近位置 2,则线圈从位置 1 到位置 2 的过程中,线圈内____感应电流,线圈从位置 2 至位置 3 的过程中,线圈内____感应电流。(填:“有”或“无”) 例 2.闭合电路的一部分导线 ab 处于匀强磁场中,图中各情况下导线都在纸面内运动,那么下列判断中正确的是()

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