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专题25电磁感应现象楞次定律
1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题.
2.会根据楞次定律判断感应电流的方向,会应用楞次定律的推论分析问题.
3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题.
考点一电磁感应现象的理解和判断
1.磁通量
(1)公式:Φ=BS,S为垂直磁场的投影面积,磁通量为标量(填“标量”或“矢量”).
(2)物理意义:
磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少.
(3)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.
2.电磁感应现象
(1)当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应.
(2)感应电流产生的条件
穿过闭合电路的磁通量发生变化.
(3)电磁感应中产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流.如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.
【典例1】(2022·全国·高三专题练习)有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具,模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合,如图所示.另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置,线圈贴着模具上下移动的过程中,下列说法正确的是(地磁场很弱,可以忽略)()
A.线圈切割磁感线,线圈中产生感应电流
B.线圈紧密套在模具上移动过程中,线圈中没有感应电流产生
C.由于线圈所在处的磁场是不均匀的,故而不能判断线圈中是否有感应电流产生
D.若线圈平面放置不水平,则移动过程中会产生感应电流
【典例2】(2021·河南·孟津县第一高级中学高三阶段练习)某探究小组模拟法拉第在1831年发现“磁生电”现象的实验。如图所示,他们把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池、滑动变阻器连接,线圈B用导线、开关连通,导线下面平行放置一个小磁针,开始开关闭合。下列关于实验现象的说法正确的是()
A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转
B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转
C.断开开关S瞬间,小磁针会偏转
D.匀速移动滑动变阻器的滑片,小磁针会偏转
考点二感应电流方向的判定
1.楞次定律
(1)内容: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.
(2)适用范围:一切电磁感应现象.
2.右手定则
(1)内容:如图,伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流.
感应电流方向的判断
1.用楞次定律判断
(1)楞次定律中“阻碍”的含义:
(2)应用楞次定律的思路:
2.用右手定则判断
该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流,注意三个要点:
(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.
【典例3】(2022·上海市崇明中学模拟预测)如图,通电直导线a与圆形金属环b位于同一竖直平面内,相互绝缘。若b中产生逆时针方向的感应电流,且b受到的安培力合力水平向左,则可推知直导线a中电流的方向和大小变化情况可能是()
A.向上,增大 B.向上,减小
C.向下,增大 D.向下,减小
【典例4】(2022·广东·模拟预测)如图(a)所示,导体棒甲、导轨、硬金属环乙构成闭合回路,硬金属环丙放在乙的正中央,导棒甲在匀强磁场中向右做加速运动;把导棒甲和磁场去掉,如图(b)所示在导轨的两端加上电源,下列说法正确的是()
A.对图(a),乙丙两金属环的电流方向相同
B.对图(a),丙有扩张的趋势
C.对图(b),若电源是直流电源,则丙没有电能生成
D.对图(b),若电源是正弦交流电,则每个周期内乙丙的排斥时间为半个周期
考点三楞次定律的推论
内容
例证
增反减同
磁体靠近线圈,B感与B原方向相反
当I1增大时,环B中的感应电流方向与I1相反;当I1减小时,环B中的感应电流方向与I2相同
来拒去留
磁体靠近,是斥力磁体远离,是引力阻碍磁体与圆环相对运动
增缩减扩(适用于单向磁场)
P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移(上移),a、b靠近(远离),使回路面积有缩小(扩大)的趋势
增离减靠
当开关S闭合时,左环向左摆动、右环向右摆动,远离通电线圈
通过远离和靠近阻碍磁通量的变化
说明
以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化
【典例5】(2023·辽宁·沈阳市第八十三中学模拟预测)如图所示,导线AB与CD平行。若电流从a端流入时,电流表指针左偏,下列说法正确的是()
A.断开开关瞬间,电流表指针向右偏转
B.闭合开关瞬间,电流表指针向右偏转
C.闭合开关后,由于互感使得电流表保持有
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