1、第二节 楞次定律 自感现象,第九章 电磁感应 楞次定律 自感现象,一、楞次定律和右手定则 1.楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化. (2)适用情况：所有_现象.,阻碍,磁通量,电磁感应,2.右手定则 (1)内容：伸开右手,让拇指与_在同一个平面内,使拇指与并拢的四指垂直,让_垂直穿入手心,并使拇指指向导体_,其余四指所指的方向就是_的方向. (2)适用情况：导体_产生感应电流.,其余四指,磁感线,运动的方向,感应电流,切割磁感线,二、自感和涡流 1.互感现象 两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的_会在另一个线圈中产生_的现象.互
2、感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈, _ 就是利用互感现象制成的.,磁场,感应电动势,变压器,2.自感现象 当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势的现象. 3.自感电动势 (1)定义：在_中产生的感应电动势.,自感现象,(2)表达式：_. (3)自感系数L 相关因素：与线圈的_、形状、_以及是否有铁芯有关. 单位：亨利(H,1 mH_H,1 H_H).,大小,匝数,103,106,4.涡流 当线圈中的电流发生变化时,由于电磁感应,附近的任何导体中都会产生_,这种电流像水的旋涡所以叫涡流. (1)电磁阻尼：当导体在磁
3、场中运动时,感应电流会使导体受到_,感应电流,安培力,安培力的方向总是_导体的运动. (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生_使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来.,阻碍,感应电流,一、楞次定律的理解 1.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.楞次定律的推广含义 (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”. (3)磁通量增加,线圈面积“缩小”,磁通量减小,线圈面积“扩张”. (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象).,4.感应电流方向的判断方法 (
4、1)利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向. 常见的几种切割情况： 导体平动切割磁感线; 导体转动切割磁感线;,导体不动,磁场运动,等效为磁场不动,导体反方向切割磁感线. (2)应用楞次定律判断感应电流方向的步骤： 确定原磁场的方向; 明确电路中磁通量变化情况; 应用楞次定律的“增反减同”,确立感应电流磁场的方向;,应用安培定则,确定感应电流的方向. (3)楞次定律和右手定则的关系 从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合电路,右手定则研究的是闭合电路的一部分导体,即一段导体做切割磁感线运动.,从适用范围上说,楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(
5、包括一部分导体切割磁感线运动的情 况),右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况.因此,右手定则是楞次定律的一种特殊情况.,名师点睛：(1)如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化. (2)若导体不动，电路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则.,(3)若是电路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可 以，但较为麻烦.,即时应用 1.如图921甲所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图乙所示的变化电流,t0时电流方向为顺时针(如图中
6、箭头所示).在t1t2时间内,对于线圈B,下列说法中正确的是( ),图921,A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势 B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势 C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势 D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势,解析：选A.在t1t2时间内,通入线圈A中的电流是正向增大的,即逆时针方向增大的,其内部会产生增大的向外的磁场,穿过B的磁通量增大,由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流.线圈B中电流为顺时针方向,与A的电流方向相反,有排斥作用,故线圈B将有扩张的趋势.,二、右手定则、左手定则和安培定则的区别和应用 1.三个
7、定则的区别,2.相互联系 (1)电流可以产生磁场,当电流的磁场发生变化时,也会发生电磁感应现象. (2)感应电流在原磁场中也要受安培力,这是确定感应电流阻碍“相对运动”的依据. (3)有些综合问题中,有时要同时应用三个定则.,即时应用 2.如图922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在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( )图922,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. B. C. D.,解析：选B.MN在磁场力作用下向右运动可知受力方向向右,由左手定则可 知：MN中电流方向为MN,由安培定则可知L1
8、中的磁场方向向上.若能在L1中产生感应电流,L2中的磁场一定是变化的,且方向有两种可能.由楞次定律可知：,a.若L2中磁场方向向上时一定减弱. b.若L2中磁场方向向下时一定增强. 在a中由安培定则可知,L2中电流方向为顺时针,则PQ中产生的感应电流为QP,由右手定则可知：PQ向右运动且减速.同理在b中PQ向左加速运动.故正确.,三、通电自感与断电自感的比较,名师点睛：(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开. (2)断开时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路 中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小.但流过灯
9、A的电流方向与原来相反.,(3)自感电动势只是延缓了过程的进 行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向.,即时应用 3.(2012广东茂名高三教学检测)如图923所示的电路,D1和D2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈.其电阻很小,近似为零.在电键S接通和断开时,对灯泡D1和D2的描述正确的是( ),接通时,D1亮一下,然后熄灭 接通时,D2亮一下,然后熄灭 断开时,D1马上熄灭 断开时,D2马上熄灭 A. B. C. D. 图923,解析：选B.D1和自感系数相当大的线圈L并联,接通时,D1亮一下,然后熄灭,D2亮后不会熄灭,正确.错误;电键S断开时,D1亮一下,然后熄灭,D2
10、马上熄灭,错误,正确.故选项B正确.,图924,A.从X到O,电流由E经G流向F,先增大再减小 B.从X到O,电流由F经G流向E,先减小再增大 C.从O到Y,电流由F经G流向E,先减小再增大 D.从O到Y,电流由E经G流向F,先增大再减小,【思路点拨】 从X到O过程中穿过线圈的磁通量如何变化？能否由楞次定律得出感应电流的方向？导线处的磁感应强度如何变化,磁通量变化快慢又是如何的,则电流变化又会如何呢？从O到Y的情况又如何呢？,【解析】 磁极从X到O过程中,原磁场方向指向上不断增加,则感应电流的磁场方向应该指向下,再由右手螺旋定则知,感应电流方向应该是由F经G到E,又感应电流从零到有再到零,则一
11、定经历先增大再减小的过程.同理,当从O到Y的过程中,感应电流的方向应该是由E经G到F,大小也是先增大再减小.,【答案】 D 【规律总结】 (1)利用楞次定律判定感应电流方向的步骤： 磁场变化阻碍右手定则. (2)阻碍的含义不是阻止.,题型2 利用楞次定律判断导体运动(2012福建上杭质检)如图925所示,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( ),图925 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
12、于mg,运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右,【思路点拨】 本题运用楞次定律的推广含义,阻碍导体与磁体间的相对运动“来拒去留”角度来分析比较简 便.,【解析】 由题意可知条形磁铁等高快速经过线圈时,穿过线圈的磁通量先增大后减小,即磁铁先靠近后远离线圈,根据楞次定律可判断：线圈中的感应电流要阻碍磁铁与之的相对运动,具体说来就是,在靠近过程中,线圈与磁铁间产生排斥效果的力,以阻碍靠近,即线圈受到指向右下的磁场力(假设水平桌面光滑,线圈会向右运动,假设无桌面支持,线圈会向下运动,线圈有这两个方向上的运动趋势,以阻碍相对靠近,阻碍穿过线圈的磁通量增加);在远离过程中,线圈与磁铁间产生
13、吸引效果的力,以阻碍远离,即线圈受到指向右上的磁场力,故线圈受到的支持力N先大于mg后小于mg,而运动趋势总向右.D项正确.,【答案】 D 【规律总结】 “阻碍”是楞次定律的核心,在解具体问题时可以将楞次定律的“阻碍”含义推广为以下三种表述方式：阻碍原磁场的变化;阻碍导体间的相对运动;阻碍原电流的变化.有时应用推广的“阻碍”含义解题比用楞次定律本身直接解题会更方便、更简捷.,题型3 楞次定律、左、右手定则及安培定则的综合如图926所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图.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,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法中
14、正确的是( ),图926 当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点 当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势,当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点 当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点 A. B. C. D.,【思路点拨】 解答本题应把握以下三点： (1)用右手定则判定电流方向,确定a、b两点电势高低. (2)用安培定则确定两线圈磁场方向. (3)根据右侧线圈中磁场变化情况判定感应电流方向.,【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ab.根据电流从电源(ab相
15、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ba,电流沿逆时针方向.又由EBlv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是沿逆时针方向的,并且磁感应强度不断增强,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,而在右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上.把这个线圈看成电源,由于电流是从c沿内电路(即右
16、线圈)流向d,所以d点电势高于c点.故正确,答案应选B. 【答案】 B,【规律总结】 (1)解决此类问题往往多次运用楞次定律,并要注意要想在下一级中有感应电流,导体棒一定做变速运动,或穿过闭合回路的磁通量非均匀变化,这样才可以产生变化的感应电流,这一变化的感应电流的磁场是变化的,才会在其他回路中再次产生感应电流.,(2)解答此类题的关键是灵活应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律等,弄清在什么情况下用什么规律.,题型4 自感现象的分析(2010高考北京卷)在如图927所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2
17、发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.,然后,断开S.若t时刻再闭合S,则在t前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )图927,图928 【思路点拨】 解决此题注意两点： (1)电路中的各支路连接方式. (2)线圈L在电键闭合与断开时所起的作用.,【解析】 t时刻再闭合S时,通过电感线圈的电流增加,由于线圈自感作用,产生与原电流方向相反的电流以阻碍原电流的增加,B正确;闭合S时,L2所在支路电流立即很大,随着L1中电流增大而流过L2的电流逐渐减小,最后两者电流一致. 【答案】 B,【规律总结】 自感现象是电磁感应现象的一个特例,在分析这一现象时,必须抓住其电路的三大特点：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化;通过自感线圈的电流不能突变;电流稳定时,自感线圈就是导体.,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
