第十二篇第一节电磁感应现象楞次定律

图12－1－6
楞次定律及其推广应用
例2 (2011·在竖直方向均匀 分布，水平方 向非均匀分布．
图12－1－7
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．感应电流方向一直是逆时针
例1 北 半 球 地 磁 场 的 竖 直 分 量 向 下．如图12－1－4所示，在北京某中 学实验室的水平桌面上，
图12－1－4
放置边长为L的正方形闭合导体线圈 abcd，线圈的ab边沿南北方向,ad边 沿东西方向．下列说法中正确的是 () A．若使线圈向东平动，则a点的电势 比b点的电势低 B．若使线圈向北平动，则a点的电势 比b点的电势低
楞次定律和左、右手定 则的综合应用
例3 如图12－1－8所示，水平放置 的两条光滑轨道
上有可自由移动
的金属棒PQ、MN，
图12－1－8
当PQ在外力的作用下运动时，MN在 磁场力的作用下向右运动，则PQ所做 的运动可能是( ) A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动
(3)磁通量增加，线圈面积“缩小”，磁通 量减小，线圈面积“扩张”——“增缩减 扩”． (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象)．
4.应用楞次定律判断感应电流的方法 楞次定律没有直接告诉感应电流的方 向，它说明的是感应电流的磁场与原 磁场方向之间的关系，即穿过闭合回 路的磁通量增大时,两磁场方向相反； 磁通量减小时，两磁场方向相同．
【解析】 分析该类问题，首先要明 确PQ运动是引起MN运动的原因，然 后根据楞次定律和左手定则判断．由 右手定则PQ向右加速运动，穿过L1的 磁通量向上且增加，由楞次定律和左 手定则可判断MN向左运动，故A错．
若PQ向左加速运动，情况正好和A相 反，故B对．若PQ向右减速运动，由 右手定则，穿过L1的磁通量向上且减 小，由楞次定律和左手定则可判断MN 向右运动，故C对．若PQ向左减速运 动，情况恰好和C相反，故D错．
线框上下两边受到安培力方向虽相反, 但上边所处位置的磁感应强度始终大 于下边所处位置的磁感应强度，故上 边所受的安培力大于下边所受的安培 力，其合力不为零，故C错；由能量 守恒可知下落时一部分机械能会转化 为线框通电发热产生的内能，故线框 的机械能减少，D错．
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电磁感应现象及其产生条件
C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则 线圈中感应电流方向为 a→b→c→d→a
D．若以ab为轴将线圈向上翻转，则 线圈中感应电流方向为 a→d→c→b→a
【思路点拨】 本题考查涉及地磁场 的电磁感应问题，核心工作是进行感 应电流方向的判定，并注意电磁感应 现象产生条件的把握．
【解析】 根据地磁场分布可知：线 圈向东平动时,ba和cd两边切割磁感线, 且两边切割磁感线产生的感应电动势 大小相同,a点电势比b点电势低,A对； 同理，线圈向北平动，则a、b电势相 等，高于c、d两点电势，B错；
解析：选B.由楞次定律，欲使b中产生 顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱 或向外增强，ra环的旋转情况应该是 顺时针减速或逆时针加速．由于b环又 有收缩趋势，说明a环外部磁场向外， 内部向里，故选B.
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因此，根据楞次定律判断感应电流的 方向时，应按以下步骤进行： (1)明确闭合电路范围内的原磁场的方 向； (2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化 情况；
(3)根据楞次定律，判定感应电流磁场的 方向； (4)利用安培定则,判断感应电流的方向． 特别提醒：运用楞次定律判定感应电流 的方向可归结为“一原、二感、三电 流”，即①明确原磁场，②确定感应电 流磁场，③判定感应电流方向.
线框由静止释放, 在下落过程中( ) 图12－1－3
A．穿过线框的磁通量保持不变 B．线框中感应电流方向保持不变 C．线框所受安培力的合力为零 D．线框的机械能不断增大
解析：选B.由通电直导线周围磁感线 的分布规律可知，线框下落过程中穿 过其中的磁感线越来越少，故磁通量 在不断变小，故A错；下落时穿过线 框的磁通量始终减小，由楞次定律可 知感应电流的方向保持不变，故B正 确；
以ab为轴将线圈翻转，向下的磁通量 减少了，感应电流的磁场方向应该向 下，再由安培定则知，感应电流的方 向为a→b→c→d→a，则C对，同理得 D项错误． 【答案】 AC
【规律总结】 (1)引起磁通量变化有 三种方式
①面积变化：在磁通量计算公式Φ＝ BS中，S为闭合线圈在匀强磁场中垂 直磁场方向的有效面积，引起有效面 积变化有两种情况：导体切割磁感线 运动；闭合线圈在磁场中转动．
第十二章 电磁感应
第一节 电磁感应现象 楞次定律
基础梳理自学导引
一、磁通量 1.概念：磁感应强度B与面积S的 ________. 2.计算
(1) 公式： =___________.
(2)适用条件：①均强感应；②S是 __________磁场中的有效面积. (3)单位：韦伯(Wb),1 Wb=_______. 3.意义：穿过某一面积的磁感线的 _________. 4.标矢性：磁通量是_______，但有 负、正.
【答案】 BC
变式训练 (2011·高考上海卷)如图12－1－9，均 匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同 心共面放置，
图12－1－9
当a绕O点在其所在平面内旋转时，b 中产生顺时针方向的感应电流，且具 有收缩趋势，由此可知，圆环a( ) A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转 C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转
通量变化量ΔΦ＝－2BS；
围绕磁铁的两个线圈S1、S2面积S2＞ S1,但通过线圈的合磁通量Φ2＜Φ1. ②线圈面积发生变化，磁通量不一定 变化．
如图12－1－6甲，S1是磁场区，S2为 闭合线圈，S2面积增大时，其磁通量 Φ＝BS1不变．
如图乙，线圈面积由S1变为S2时，若 垂直于B方向的有效面积不变，则磁 通量不变．
3．相互联系 (1)应用楞次定律，必然要用到安培定 则； (2)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．
即时应用
2．(2011·高考江苏卷)如图12－1－3 所示,固定的水平长直导线中通有电流I, 矩形线框与导线在同一竖直平面内,且 一边与导线平行．
二、楞次定律、右手定则、左手定
则、安培定则的综合应用
1．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
基本现象
应用的定则或 定律
电磁 感应
部分导体做切割磁感 线运动
闭合回路磁通量变化
右手定则 楞次定律
2.应用区别 关键是抓住因果关系： (1)因电而生磁(I→B)→安培定则； (2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则； (3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．
(2)产生感应电流的条件 ①电路闭合. ②磁通量的变换. 三、感应电流方向判断 1.右手定则：伸开右手，是拇指与其 余四个手指_________，
并且都与手掌在同一个平面内；让磁 感线从掌心垂直进入，并使拇指指向 __________的方向，这
时四指所指的方向就
是__________的方向．
如图12－1－1所示．
一、楞次定律的理解及应用 1．因果关系 应用楞次定律实际上就是寻求电磁感 应中的因果关系．磁通量发生变化是 原因，产生感应电流是结果．原因产 生结果，结果又反过来影响原因．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
3．楞次定律的应用 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减 同”. (2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒 去留”．
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 【解析】 圆环从位置a运动到磁场分 界线前，磁通量向里增大，感应电流 为逆时针；跨越分界线过程中，磁通 量由向里最大变为向外最大，感应电 流为顺时针；
再摆到b的过程中，磁通量向外减小， 感应电流为逆时针，所以选A；由于 圆环所在处的磁场，上下对称，所受 安培力竖直方向平衡，因此总的安培 力沿水平方向，故D正确． 【答案】 AD
二、电磁感应 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的_________发生变 化时，电路中有电流产生，这种现象 称之为电磁感应现象.
2.产生感应电动势的条件 (1)产生感应电动势的条件 无论回路是否闭合，只要穿过线圈平 面的磁通量发生_________，回路中 就有感应电动势，产生感应电动势的 那部分导体相当于__________.
即时应用 1．(2010·高考上海卷)如图12－1－2， 金属环A用轻绳悬挂， 与长直螺线管共轴， 并位于其左侧．
图12－1－2
若变阻器滑片P向左移动,则金属环A 将向__________(填“左”或“右”) 运动，并有________(填“收缩”或 “扩张”)趋势．
解析：滑片P向左移动时，电阻减小， 电流增大，穿过金属环A的磁通量增 加，根据楞次定律，金属环将向左运 动，并有收缩趋势． 答案：左 收缩
图12－1－1
2．楞次定律 内容：感应电流具有这样的方向，即 感应电流的磁场总要________引起感 应电流的__________的变化．
名师点拨：右手定则一般用于判断部 分导体切割磁感线产生的感应电流方 向，而楞次定律一般用于由于B变化 或θ角变化而引起的感应电流的方向 判断．
要点透析直击高考
②磁场变化：由于磁场的磁感应强度 发生变化，引起回路磁通量变化． ③面积和磁场同时变化． (2)磁通量的变化及计算应注意的问题 ①磁通量有正负．
可以规定磁感线从某个方向穿入线圈 为正，穿出为负(如图12－1－5)．当 线圈在磁场中转过
180°时，B、S不
变，若开始时磁通
量 Φ＝BS，则磁
图12－1－5