1、,电磁感应现象 楞次定律田卫兵,高三物理第一轮复习课,自然环境的相对稳定是所有生物的梦想和福音！,我们美丽的家园，总是那么宽厚，当我们无情地毁坏她那美丽的容貌时，只要不是太过分，她总能竭尽全力地恢复那婀娜多情的容颜。当我们的无情肆无忌惮地放纵时，我们的家园就会变得残酷无情我们将无处安生！,法拉第电磁感应定律,快乐物理,为物理喝彩,一、磁通量 1.在匀强磁场中，磁感应强度与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面的磁通量，简称磁通，如果面积S与B不垂直，如图所示，应以B乘以回路平面在垂直于磁场方向上的投影面积S 即=BS=Bscos=Bssin 在数值上可以认为穿过面积的磁感应线的条数.,磁通量,
2、2.由B = /S，可知：磁感应强度B等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度.(讨论引起其变化的因素) 3.磁通量是标量，但有方向，为了计算方便，有时可规定进该面或出该面为正 ，叠加时遵循代数和法则，即要考虑到相反磁场抵消后的磁通量(即净磁通量). 4.磁通量的单位：韦(Wb).则有：1T=1Wb/m=1N/Am=1Vs/m.,2.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率/t的区别. 磁通量是指穿插过某一回路的磁感线的条数； 磁通量的变化量是说明磁通量改变了多少，但不能说明磁通量改变的快慢，值得注意的是当一个回路平面翻转180时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正变负或由负变正
3、，而磁通量的变化量为=|1|+|2|； 磁通量变化率/t是指磁通量变化快慢的物理量，决定了该回路的感应电动势的大小，再结合该回路电阻可决定该电路的感应电流的大小.,二、电磁感应现象感应电流产生的条件 1.利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流. 2.产生感应电流的条件：闭合电路；穿过闭合电路的磁通量发生变化；,闭合电路的一部分做切割磁感线的运动,穿过闭合电路的磁通量发生变化,其中“磁通量的变化”可能是： 导体所围面积的变化； 磁场与导体相对位置的变化； 磁场本身强弱的变化。 若电路不闭合，就不会产生感应电流，但电路中仍有感应电动势,3.电
4、磁感应现象的实质是产生感应电动势. 电路闭合才有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动势依然存在.而产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 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,右手定则：,用来判断导体切割磁感线运动时产生的感应电流方向伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向。,例：,楞次定律,安培定则（右手螺旋定则）：由电流方向确定产生磁场的方向左手定则：由磁场方向和电流方向确定安培力的方向右手定则：由磁场方向和
5、运动方向确定感应电流的方向 结论：通电受力用左手，运动生电用右手,注意三个定则的区别：,感应电流的方向判断 1. 感应电流的方向可由楞次定律来判断，而右手定则则是该定律的一种特殊运用. 楞次定律的内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的原磁通的变化. 楞次定律适用于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断，更具有普遍性.,做如图所示的实验，有没有产生感应电流？方向能不能确定呢？,原磁场,原磁通量变化,感应电流,原磁通量,感应电流磁场,2. 楞次定律内容：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要_引起感应电流的磁通量的变化。,阻碍,3. 楞次定律的推广(1)从磁通量变化的角度来看，感应电流总要
6、_(2)从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要_。,阻碍磁通量的变化,阻碍相对运动,3)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(来拒去留) （4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一
7、“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,总而言之，理解“阻碍”含义时要明确：,谁起阻碍作用感应磁场阻碍的是什么原磁场的磁通量变化怎样阻碍“增反减同”阻碍的结果怎样减缓原磁场的磁通量的变化,如图所示：条型磁铁N极向下插入和拔出线圈，试判断线圈中感应电流的方向。,（1）B原,（2）增大,（3）B感,（4）右手螺旋定则,感应电流方向：B到A,（1）B原,（2）减小,（3）B感,（4）右手螺旋定则,感应电流方向：A到B,楞次定律的两种理解,一、从磁通量变化的角度来看，感应电流阻碍原磁通量的变化；二、从相对运动的角度来看，感应电流阻碍闭合回路与原
8、磁场的相对运动,楞次定律：,表述一：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。,1、楞次定律中“阻碍”的含意：阻碍不是阻止；可理 解为“增反、减同”2、应用楞次定律解题的步骤：,（1）明确原磁场方向,（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化,（3）由楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）,（4）利用安培定则确定感应电流的方向（安培定则）,解：第一步，判断原磁场的方向。根据安培定则，可知矩形线圈中的磁场方向向里。,【例】如图所示，长直导线中的电流 I 向上，当 I 减小时，判断矩形线圈中感应电流的方向 。,第二步，判断穿过矩形线圈的磁通量的变化。长直导线中的
9、电流 I 减小时，磁场也减弱，穿过矩形线圈的磁通量减少。,第三步，根据楞次定律，矩形线圈中产生的感应电流的磁场与原磁场方向相同，垂直屏面向里。,第四步，根据安培定则，矩形线圈中产生的感应电流的方向为顺时针方向。,上一页,下一页,退 出,应用,解：第一步，判断原磁场的方向。由于磁铁N极向下，可判断出穿过线圈的磁场方向向下。,【例】如图所示，已知线圈中的感应电流的方向，试判断条形磁铁是向上运动，还是向下运动？,第二步，根据安培定则，由感应电流的方向可判断出感应电流的磁场方向也向下。,第三步，穿过线圈的原磁场与感应电流的磁场方向相同，由楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量减少。,I,上一页,下一页,退
10、出,应用,楞次定律的第二种表述？,产生感应电流的原因，既可以是磁通量的变化，也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路变形等；感应电流效果既可以是感应电流产生的磁场，也可以是因感应电流的出现而引起的机械作用等。常见的两种典型的机构作用表现：1阻碍相对运动“来距去留”2致使回路面积变化“增缩减扩”（穿过回路的磁感线皆朝同一方向）,练习,如图所示，当条形磁铁做下列运动时，线圈中感应电流方向是（从左往右看） A磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的 B磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的 C磁铁远离线圈时，电流方向是逆时针的 D磁铁远离线圈时，电流方向是顺时针的,A D,练习：,如图所示，一轻质闭合弹簧线圈用
11、绝缘细线悬挂着，现将一根条形磁铁的N极，垂直于弹簧线圈的平面靠近线圈，在此过程中，弹簧线圈将发生什么现象？,答：线圈将径向收缩并向左摆动,、如图所示，两个相同的闭合铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：( )(A)同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；(C)同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。,C,思考：磁铁与环之间是不是一定存在相互作用而使得其阻碍相对运动呢？,1. 如图所示，导线 ab 和 cd 相互平行，试确定在开关闭合和断开的瞬间，导线 cd 中感应电流的方向。,2. 如图所示，把一条形磁铁从闭合螺
12、线管的右端插入，试判断螺线管里产生感应电流的方向。,N,v,上一页,下一页,退 出,练习,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,如图所示：当矩形线框从通电直导线右边向左靠近直导线过程中，（1）线框中感应电流的方向如何？（2）线框所受安培力的合力方向如何？,练习：,B原,增大,B感,右手螺旋定则,感应电流方向：abcda,左手定则：安培力方向F1F2，向右,思考：如图示，一个长直导线穿过圆环导线的中心，并与圆环导线平面垂直，当长直导线中的电流逐渐减小时，环形导线中将：（ ）A、没有感应电流B、有逆时针方向的感应电流（从上往下看）C、有顺时针方向的感应电流（从上往
13、下看）D、有感应电流，但方向不好确定,A,电势高低的判定,例3图31为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞机高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为 ，右方机翼末端处的电势为 （ ）A若飞机从西往东飞，U1比高U2B若飞机从东往西飞，U2比 高C若飞机从南往北飞， 比U2高D若飞机从北往南飞，U2比 高,S,N,小结：,楞次定律的实质是产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律,表述为：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的相对运动。,表述为：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。,从磁通量变化的
14、角度来看,从导体和磁体的相对运动的角度来看,楞次定律,阻碍表现为“来拒去留”,阻碍表现为“增反减同”,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 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为： 弄清原磁场的方向及弄清原磁场的磁通量的增减情况. 根据楞次定律中的阻碍(增反减同)原则，确定出感应电流产生的感应磁场的方向. 根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向.,如图所示，在两根平行长直导线M、N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，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框
15、中感应电流的方向： ( ) (A)沿abcda不变； (B)沿dcbad不变； (C)由abcda变成dcbad； (D)由dcbad变成abcda。,分析：画出磁感应线的分布情 况如图示，自右向左移动时，感应电流的磁场向外，所以感应电流为逆时针方向。,B,.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：( ) (A)无感应电流； (B)有顺时针方向的感应电流； (C)有先顺时针后逆时针的感应电流； (D)有先逆时
16、针后顺时针的感应电流。,C,例6、在图所示装置中，是一个绕垂直于纸面的轴转动的闭合导线框，当滑线变阻器的滑片自左向右滑动时，线框的运动情况是：（ ）A、保持静止不动B、逆时针转动C、顺时针转动D、转动方向由电源极性决定,、如图所示，匀强磁场中吊着一柔软闭合导线框，磁场方向与线框所在平面垂直，当磁感应强度B大小增大时，可以观察到的现象是：（ ）A若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定收缩B若磁场方向垂直纸面向里，则线框一定膨胀C若磁场方向垂直纸面向外，则线框一定收缩D不论磁场方向向里还是向外，线圈还将绕图 示轴旋转,巩固练习,(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线：,(4)匀强磁场中，线圈如何运动才能产生感应电流,(2)线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动；,(3)线圈面积不变，磁场不断变化：,这些现象里有没有发生能量转化呢？,向里,减少,向里,A-C-D-B, 运用楞次定律判定感应电流方 向的步骤,1、明确穿过闭合回路的原磁场方向,2、判断穿过闭合回路的磁通量如何变化,3、由楞次定律确定感应电流的磁场方向,4、利用安培定则确定感应电流的方向,如图，在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒AB、CD，当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动？（不考虑导体棒间的磁场力）,A,B,C,D,答案：,插入时：相向运动,拔出时：相互远离,
