1、1第 1 讲 电磁感应定律 楞次定律微知识 1 磁通量1磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，该平面的面积 S 与磁感应强度 B 的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。公式： BS，单位：韦伯，符号：Wb。1 Wb1_Tm 2。2磁通量的意义：可以用磁感线形象地说明，即穿过磁场中某个面的磁感线的条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，穿过它的磁感线条数最多，磁通量最大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。微知识 2 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
2、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的运动。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，则只产生感应电动势，而不产生感应电流。4能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。微知识 3 楞次定律2一、思维辨析(判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。)1磁通量等于磁感应强度 B 与面积 S 的乘积。()2磁通量、磁通量变化、磁通量的变化率的大小均与匝数无关。()3只要回路中的磁通量变化，回路中一定有感应电流。()4由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。()5当导体做切割磁
3、感线运动时，一定产生感应电动势。()二、对点微练1(磁通量的理解)如图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈 S1、 S2和S3，穿过 S1、 S2和 S3的磁通量分别为 1、 2和 3，下列判断正确的是( )3A 1最大 B 2最大C 3最大 D 1 2 3解析 三个线圈的面积相同，由图可看出第三个线圈所在处磁感线最密，即磁感应强度最强，所以 3最大。答案 C 2(电磁感应现象)如图所示，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( )解析 根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量变化产生感应电流，能够产生感应电流的是图 B。答案 B 3(楞次定律)如图所示，一个有界匀强磁场
4、区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框 abcd，沿纸面由位置 1(左)匀速运动到位置 2(右)。则( )A导线框进入磁场时，感应电流方向： a b c d aB导线框离开磁场时，感应电流方向： a d c b a4C导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析 由楞次定律可知，导线框进入磁场时，感应电流磁场垂直纸面向里，由安培定则知，感应电流方向为 a d c b a，故 A 项错；同理可判断导线框离开磁场时感应电流方向为 a b c d a，故 B 项错；由楞次定律的“阻碍”含义，阻碍相对运动，故无论进入还是离开磁场，安培力方向都是水平
5、向左的。答案 D 4(右手定则)(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒 AB 和 CD 可以自由滑动。当 AB 在外力 F 作用下向右运动时，下列说法正确的是( )A导体棒 CD 内有电流通过，方向是 D CB导体棒 CD 内有电流通过，方向是 C DC磁场对导体棒 CD 的作用力向左D磁场对导体棒 AB 的作用力向左解析 两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，当 AB 向右运动时，回路中磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是 B A C D B。再根据左手定则，可判断出磁场对 CD 的作用力向右，对 AB 的作用力向左。故选项 B、D
6、 正确。答案 BD 见学生用书 P157微考点 1 感应电流有无及方向的判断核|心|微|讲1判断电磁感应现象是否发生的一般流程52感应电流方向判断的两种方法方法一：用楞次定律判断方法二：用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。典|例|微|探【例 1】 如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是( )A使匀强磁场均匀增大B使圆环绕水平轴 ab 如图转动 30C使圆环绕水平轴 cd 如图转动 306D
7、保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动【解题导思】(1)产生感应电流的条件是什么？答：穿过闭合电路的磁通量发生变化。(2)感应电流的磁场方向与原磁场方向相反说明磁通量增加还是减少？答：由楞次定律可知磁通量增加。解析 根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大。磁场增强则磁通量增大，A 项正确；使圆环绕水平轴ab 或 cd 转动 30，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，B、C 项错误；保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，D 项错误。答案 A题|组|
8、微|练1.(多选)磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。如图所示就是磁悬浮的原理，图中 A 是圆柱形磁铁， B 是用超导材料制成的超导圆环，将超导圆环 B 水平放在磁铁 A 上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A 的上方空中，则( )A在 B 放入磁场的过程中， B 中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在 B 放入磁场的过程中， B 中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)D若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)解析 当将 B 环靠近 A 时，由于越靠近 A，其磁场就越强，磁感线就越密，所
9、以在靠近过程中 B 环磁通量会变大，即在该环中会产生感应电流；由于发生了超导，即没有电阻，所以此时 B 环中的电流不会变小，且永远存在，故 A 项错误，B 项正确；此时圆环 B 水平放在磁铁 A 上且悬浮在磁铁 A 的上方空中，相互排斥，这就说明 B 环的下面是 N 极，故由安培定则可判断，大拇指应朝下，故感应电流为顺时针方向(俯视)，故 C 项正确，D 项错误。答案 BC 2.北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放7置着边长为 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。下列说法正确的是( )A若使线圈向东平动，则
10、a 点的电势比 b 点的电势高B若使线圈向北平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低C若以 ab 边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为 a b c d aD若以 ab 边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为 a d c b a解析 线圈向东平动时， ab 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等， a 点电势比 b 点电势低，A 项错误；同理，线圈向北平动，则 a、 b 两点的电势相等，高于 c、 d 两点的电势，B 项错误；以 ab 边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，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
11、a，则 C 项正确，D 项错误。答案 C 微考点 2 楞次定律的拓展应用核|心|微|讲对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：1阻碍原磁通量的变化“增反减同” 。2阻碍相对运动“来拒去留” 。3使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩” 。4阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同” 。典|例|微|探【例 2】 (多选)如图所示，光滑固定的金属导轨 M、 N 水平放置，两根导体棒 P、 Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )8A P、 Q 将相互靠拢B P、 Q 将互相远离C磁铁的加速度仍为 gD磁铁的加速度小于 g【解题
12、导思】(1)感应电流的磁场总会阻碍原磁通量的变化，会阻碍条形磁铁的相对运动吗？答：会。(2)磁铁除了受到重力作用外还受其他力的作用吗？答：还会受到感应电流给它的磁场力作用。解析 方法一：设磁铁下端为 N 极，如图所示，根据楞次定律可判断出 P、 Q 中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断 P、 Q 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 g。当磁铁下端为 S 极时，根据类似的分析可得到相同的结果。所以应选 AD项。方法二：根据楞次定律的另一表述感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因。本题中
13、“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路， “效果”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 g。应选 AD 项。答案 AD题|组|微|练3如图，粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从9线圈中线 AB 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力 N 及在水平方向运动趋势的正确判断是( )A N 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左B N 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左C N 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右D N 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右解析 条形磁铁从线
14、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，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先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，D 项正确。答案 D 4.在水平面内有一固定的 U 形裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆 ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示。下列说法正确的是( )A只有当磁场方向向上且增强， ab
15、杆才可能向左移动B只有当磁场方向向下且减弱， ab 杆才可能向右移动C无论磁场方向如何，只要磁场减弱， ab 杆就可能向右移动D当磁场变化时， ab 杆中一定有电流产生，且一定会移动10解析 根据楞次定律中“增缩减扩”的原理，无论磁场方向如何，只要磁场增强，导体棒就可能向左移动，只要磁场减弱，导体棒就可能向右移动，A、B 项错误，C 项正确；当磁场变化时， ab 杆中一定有电流产生， ab 杆也一定受安培力，但如果安培力小于金属杆与框架间的最大静摩擦力，则 ab 杆不会移动，D 项错误。答案 C 见学生用书 P158“三个定则，一个定律”的综合应用素能培养1应用现象2.应用区别关键是抓住因果关
16、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。经典考题 (多选)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨 M 和 N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )11A当金属棒 ab 向右匀速运动时， a 点电势高于 b 点， c 点电势高于 d 点B当金属棒 ab 向右匀速运动时， b 点电势高于 a 点， c 点与 d 点等电势C当金属棒 ab 向右加速运动时， b 点电势高于 a 点， c 点电
17、势高于 d 点D当金属棒 ab 向右加速运动时， b 点电势高于 a 点， d 点电势高于 c 点解析 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由 a b，根据电流从电源( ab 相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断 b 点电势高于 a 点。又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流。当 ab 向右做加速运动时，由右手定则可推断 b a，电流沿逆时针方向。又由E BLv 可知 ab 导体两端的 E 不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向
18、是沿逆时针方向的，并且磁场不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上。把这个线圈看作电源，由于电流是从 c 沿内电路(即右线圈)流向 d，所以 d 点电势高于 c 点。答案 BD 对法对题1.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、 MN，当 PQ 在外力作用下运动时， MN 在磁场力作用下向右运动，则 PQ 所做的运动可能是( )向右加速运动 向左加速运动向右减速运动 向左减速运动A B12C D解析 此题可用正、逆思维方法，可将四种情况下 MN
19、受到的安培力方向判断出来和题中条件对照，这样必须重复用楞次定律 4 次，较麻烦。也可以采用逆向思维： MN受向右的磁场力方向 MN 中的感应电流自上而下感应电流的磁场上端为 N 极原磁场可能是上端为 N 极减弱，或上端为 S 极增强 PQ 向右减速或向左加速，C 项正确。答案 C 2(多选)图中 T 是绕有两组线圈的闭合铁芯，线圈的绕向如图所示，D 是理想的二极管，金属棒 ab 可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里。若电流计G 中有电流通过，则 ab 棒的运动可能是( )A向左匀速运动 B向右匀速运动C向左匀加速运动 D向右匀减速运动解析 当电流计中有电流通过时，说明左边的
20、电流是从上向下流的，由右手螺旋定则可得出此感应电流的磁场方向为从上向下，若 ab 匀速运动，右边线圈中产生的感应电流是恒定的，则左边线圈中不会产生感应电流，所以 A、B 项错误；若 ab 向右匀减速运动，右边线圈中的电流是产生的磁通量在从下向上减小，故穿过左边线圈的磁通量在从上向下减小，该线圈中会产生一个从上向下的磁场，D 项正确；当 ab 向左匀加速运动，同样会在左边的线圈中产生一个从上向下的磁场，故 C 项正确。答案 CD 见学生用书 P1591如图所示，通有恒定电流的导线 MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕 cd 边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分
21、别为 1和 2，则( )13A 1 2B 1 2C 1 2D不能判断解析 导体 MN 周围的磁场并非匀强磁场，靠近 MN 处的磁场强些，磁感线密一些，远离 MN 处的磁感线疏一些，当线框在位置时，穿过平面的磁通量为 ，当线框平移到位置时，磁通量为 ，则磁通量的变化量为 1| | 。当线框翻转至位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为 ，则磁通量的变化量是 2| | ，所以 1 2。答案 C 2(多选)如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出。已知匀强磁场区域的宽度 L 大于线框的高度 h，下列说法正确的是( )A线框只在进入和穿出磁场的过程中
22、，才有感应电流产生B线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能D整个线框都在磁场中运动时，机械能转化成电能解析 产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故选项 B、D 错误；线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发14生变化，产生了感应电流，故选项 A 正确；在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能，故选项 C 正确。答案 AC 3如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度 H 处同时释放(各线框下落过程中
23、不翻转)，则以下说法正确的是( )A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地解析 甲是铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故 D 项正确。答案 D 4(多选)闭合回路由电阻 R 与导线组成，其内部磁场大小按 B t 图象变化，方向如图所示，则回路中( )A电流方向为顺时针方向B电流强度越来越大C磁通量的变化率恒定不变D产生的感应电动势越来越大解析 由图象可知，磁感应随时间均匀增大，则由 BS 可知，磁通量随时间均匀增15加，故其变化率恒定不变，故 C 项正确；由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故 A 项正确；由法拉第电磁感应定律可知， E S ，故感应电动势保持不变，电流强度不变， t B t故 B、D 项错。答案 AC
