1、第 1 讲 电磁感应现象 楞次定律板块一 主干梳理夯实基础【知识点 1】 磁通量 1.磁通量(1)定义：匀强磁场中，磁感应强度( B)与垂直磁场方向的面积(S)的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。(2)公式：BS。(3)适用条件：匀强磁场；S 是垂直磁场方向的有效面积。(4)单位：韦伯(Wb)，1 Wb1_Tm 2。(5)标量性：磁通量是标量，但有正负之分。磁通量的正负是这样规定的，即任何一个平面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。2.磁通量的变化量在某个过程中，穿过某个平面的磁通量的变
2、化量等于末磁通量 2 与初磁通量 1 的差值，即 2 1。3.磁通量的变化率(磁通量的变化快慢 )磁通量的变化量与发生此变化所用时间的比值，即 。t【知识点 2】 电磁感应现象 1.电磁感应现象：当闭合电路的磁通量发生改变时，电路中有感应电流产生的现象。2.产生感应电流的条件(1)电路闭合。(2)磁通量变化。3.电磁感应现象的两种情况(1)闭合电路中部分导体做切割磁感线运动。(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化。4.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。5.能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形
3、式的能转化为电能。【知识点 3】 楞次定律 1.楞次定律(1)内容：感应电流产生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：适用于一切回路磁通量变化的情况。2.右手定则(1)内容：磁感线穿入右手手心。( 从掌心入，手背穿出)大拇指指向导体运动的方向。其余四指指向感应电流的方向。(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线。板块二 考点细研悟法培优考点 1 电磁感应现象的判断解题技巧1.磁通量变化的常见情况2.感应电流能否产生的判断例 1 (多选) 如图所示，矩形闭合线圈 abcd 竖直放置，OO是它的对称轴，通电直导线AB 与 OO平行。若要在线圈中产生感应电流，可行的做法是( )
4、A.AB 中电流 I 逐渐增大B.AB 中电流 I 先增大后减小C.以 AB 为轴，线圈绕 AB 顺时针转 90D.线圈绕 OO轴逆时针转动 90(俯视)(1)AB 中电流变化，能否在线圈中产生感应电流？提示：只要 AB 中电流变化， 线圈中磁通量就变化，就有感应电流产生。(2)能够引起线圈中磁通量变化的因素有哪些？提示： AB 中电流强度的大小和方向；线圈的有效面积。尝试解答 选 ABD。只要 AB 中电流发生变化，可以是大小改 变，也可以是方向变，也可以是大小和方向同时变，都可以使线圈的磁通量发生变化，而 产生感应电流， A 和 B 都正确；以 AB 为轴，线圈绕 AB顺时针转 90的 过
5、程中，磁感应强度的大小和线圈的有效面积都没变，磁通量不变，不能 产生感应电流，C 错误；以 OO为轴逆时针转 90的过程中，线圈的有效面积发生了变化，磁通量变化，能产生感应电流，D 正确。总结升华判断是否产生感应电流的方法确定所研究回路； 看 是否变化； 回路是否闭合； 同时满足可产生感应电流。如图所示，一个 U 形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒 ab，有一跟 踪 训 练 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 。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )A.ab 向右运动，同时 角减小B.使磁感应强度 B 减小，同时 角也减小C.ab
6、向左运动，同时增大磁感应强度 BD.ab 向右运动，同时增大磁感应强度 B 和夹角 (090)答案 A解析 设此时回路的面积为 S，由 题意得磁通量 BS cos，对选项 A，S 增大， 减小，cos 增大，则 增大，故选项 A 正确；对选项 B， 减小，cos 增大，又 B 减小，故 可能不变，选项 B 错误；对选项 C，S 减小，B 增大， 可能不变，故选项 C 错误；对选项 D，S 增大，B 增大， 增大，cos 减小， 可能不变，故选项 D 错误。考点 2 对楞次定律的理解及应用深化理解1.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
7、感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感线穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。2.楞次定律中“阻碍”的含义例 2 如图所示，磁场方向垂直于纸面，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 后无初速度释放，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C.感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D.感应电流方向一直是顺时针(1)圆环从 a 摆到虚线左侧的过程中，磁通量如何变？提示：变大。(2)从虚线右侧到 b 的过程中，磁通量如何变化？提示：
8、变小。(3)从紧邻虚线左侧运动到紧邻虚线右侧的过程中磁通量如何变化？原磁场方向如何？提示：先减小后反方向增大；方向开始垂直纸面向里，后垂直纸面向外。尝试解答 选 A。在竖直虚线左侧，圆环向右摆时 磁通量增加，由楞次定律可判断，感 应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定 则可知感应电流方向为逆时针 方向；摆过竖直虚线时， 环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向 为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有 A 项正确。总结升华电磁感应现象中的两个磁场(1)原磁场：引起电磁感应现象的磁场。做题时需要
9、首先明确原磁场分布特点(大小、方向)以及穿过闭合回路的磁场变化情况。(2)感应电流磁场：感应电流产生的磁场，阻碍原磁场的磁通量变化，根据“增反减同”可以判断出感应电流产生的磁场方向。(3)感应电流的方向：在确定感应电流产生的磁场方向后，再由安培定则判断感应电流的方向。2017镇江模拟(多选) 航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。跟 踪 训 练 当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率 铜 铝 。则合上开关 S 的瞬间( )A从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流B.铜
10、环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射D.电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射答案 BCD解析 闭合开关 S 的瞬间，金属 环中向右的磁场磁通量增大，根据楞次定律，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流， A 错误；由于电阻率 铜 铝 ，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环， 铜环中产 生的感应电流大于铝环中产生的感应电流，由安培力公式可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，B 正确；若将金属环置于线圈右侧，则闭合开关 S 的瞬间，穿 过圆环的磁通量增加，圆环要阻碍磁通量的增加，环将向右弹射，C 正确；电池正、 负极调换
11、后，同理可以得出金属环仍能向左弹射，D 正确。考点 3 楞次定律、左手定则、右手定则、安培定则的综合应用对比分析1.“三个定则一个定律”的比较2三个定则和一个定律的因果关系(1)因电而生磁(IB )安培定则；(2)因动而生电(v、BI 安 )右手定则；(3)因电而受力(I、B F 安 或 q、BF 洛 )左手定则；(4)因磁而生电( 、BI 安 )楞次定律。例 3 (多选) 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，MN的左边有一闭合电路，当 PQ 在外力的作用下运动时，MN 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
12、左减速运动(1)如何判断 MN 所在处的磁场方向？提示：MN 处的磁场由 ab 中电流产生，用安培定则判断。(2)由 MN 的运动方向，如何确定 MN 中的电流方向？提示：用左手定则确定。(3)L1 中磁场方向如何判定？提示：与 L2 的磁场方向一致，L 2 中磁场方向由 PQ 切割磁感线方向决定，应用右手定则。尝试解答 选 BC。MN 向右运动，说明 MN 受到向右的安培力，因为 ab 在 MN 处的磁场垂直纸面向里MN 中的感应电流由 MN L1 中感应电流的磁场方向向上 左 手 定 则 安 培 定 则 Error!；若 L2 中磁场方向向上减弱 PQ 中电流为 QP 且减小 向 楞 次
13、定 律 安 培 定 则 右 手 定 则 右减速运动；若 L2 中磁场方向向下增强 PQ 中电流为 PQ 且增大 向左加 安 培 定 则 右 手 定 则 速运动。总结升华三定则、一规律的应用方法(1)应用左手定则和右手定则应注意二者的区别：抓住“因果关系 ”才能不失误， “因动而电”用右手；“因电而动”用左手。(2)应用楞次定律，必然要用到安培定则。(3)感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推 论“来拒去留 ”“增缩减扩”等确定安培力的方向。1.(多选 )如图所示，在匀强磁场中放有一与线圈 D 相连接的平行导轨，要使放
14、在递 进 题 组 线圈 D 中的线圈 A(A、D 两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力，金属棒 MN的运动情况可能是( )A匀速向右 B加速向左C加速向右 D减速向左答案 BC解析 假设 MN 向右运动，由右手定则可知 MN 中的电流方向 NM，在 D 中产生磁场，由安培定则可知磁场方向垂直纸面向外，如果 MN 加速向右运动，则 MN 中电流增大， A增大，由楞次定律可知，A 有收缩的趋势；如果 MN 匀速向右运动，则 MN 中的电流不变， A不变，由楞次定律可知，A 没有收缩的趋势，故 C 正确， A 错误。假设 MN 向左运动可知，MN 中的电流方向 MN，由安培定则可知，D 中
15、磁场方向垂直纸面向里，若 MN 加速向左运动，则 MN 中电流增大，A 有收缩的趋势；若 MN 减速向左运动， 则 MN 中电流减小， A 有扩张的趋势，B 正确，D 错误。2(多选) 如图所示装置中，cd 杆光滑且原来静止。当 ab 杆做如下哪些运动时，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向左减速运动答案 BD解析 cd 杆向右移动，说明受向右的安培力，由左手定 则 可知 cd 杆中的电流 cd，由安培定则可知 L2 中感应电流产生的磁场方向竖直向上，如果与原磁场方向相同，则 减小， L1中的电流减小，ab 杆减速，L 1 中磁场方向竖直向下，由安培定则可
16、知 ab 杆中电流 ba，由右手定则可知 ab 杆向左切割磁感线，即 ab 杆向左减速运 动。如果与原磁 场方向相反，则 ab杆向右加速，所以应选 B、D。1方法概述逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发，运用颠倒的思维方式去思考问题的一种方法。2常见类型(1)运动形式的可逆性，如将匀减速运动看作反向的匀加速运动。(2)运用“执果索因”进行逆向思考，如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等。3解题思路(1)分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决。(2)确定逆向思维问题的类型。(3)通过转换研究对象或执果索因等逆向思维的方法确定求解思路。如图(甲) 所示，
17、一矩形金属线圈 abcd 垂直匀强磁场并固定于磁场中，磁场是变化的，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系图象如图( 乙)所示，则线圈的 ab 边所受安培力 F 随时间 t 变化的图象是(规定向右为安培力 F 的正方向)( )答案 A解析 在 01 s 内由( 乙) 图可知磁场均匀减小，所以产生恒定电动势，恒定电流，但 F 安BIL，B 均匀减小，所以 F 安 也均匀减小，因此 D 选项是错误的；因为 01 s 内磁场减小，线圈的磁通量减小，线圈 abcd 有扩张的趋势，所以 ab 受向左的安培力，向左为负，所以 B选项是错误的；12 s 内磁场均匀增加，磁通量增加，线圈有收缩的趋势，ab 受
18、向右安培力，向右为正，所以 C 选项错误，A 选项正确。名师点睛楞次定律的推广应用电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律。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” 。1如图所示，均匀带正电的绝缘圆环 a 与金属圆环 b 同心共面放置，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沿( )A顺时针加速旋转B
19、顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转答案 B解析 根据楞次定律的推论“增反减同” ，b 环中产生顺时针 方向的感应电流， 说明 a 中原电流可能顺时针减少，也可能逆 时针增加，但 b 环有收缩的 趋势，说明 a 环中的电流应与 b环中的电流同向，同向电流相互吸引，才能使 b 环收缩，故 a 环中的电流只是顺时针减少，因此带正电的 a 环只能沿顺时针减速旋转，B 正确。2. (多选) 如图所示， “U”形金属框架固定在水平面上，金属杆 ab 与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆 ab 向右运动，则磁感应强度( )A方向向下并减小 B方向向下并增大C方向向上并增大 D方向向上并减小答案 AD解析 由于 ab 杆向右运动，由逆向思 维法可知， 闭合回路的磁通量一定是 变小，即为了阻碍磁通量变小，ab 杆只能向右运 动，所以只要磁感 应强度变 小就可以，磁场方向向上向下都可以，所以 A、D 正确。
