江苏省黄埭中学高三物理一轮学案50 楞次定律 法拉第电磁感应定律1 5页

楞次定律 法拉第电磁感应定律 ‎【学习目的】1、知道产生感应电流的条件是通过闭合回路的磁通量发生变化 2、会求磁通量3、知道感应电流产生的实质是产生了感应电场驱动自由电荷运动形成的 4、会通过楞次定律和右手定则判断感应电流的方向 5、会通过法拉第电磁感应定律求感应电流的大小 ‎【新课教学】【例1】如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中线框内感应电流的方向为 （填“顺时针”或“逆时针”）‎ ‎[A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框中感应电流方向保持不变 C. 线框所受安培力的合力为零 D. 线框的机械能不断增大]‎ 楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总是要 ‎ 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．‎ ‎（4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“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．‎ 磁通量：穿过某一个面的磁的量，可以形象的理解为穿过某一个面的磁感线的条数 ΦABCD＝_ _ ‎ Φ＝___ _ Φ＝__ __ Φabcd＝_ __ Φ圆＝___ ___ Φ线圈＝ __‎ 计算磁通量时应注意的四点问题 ‎(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.‎ ‎(2)S为有效面积 ‎①在匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直．公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．‎ ‎②S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积．‎ ‎(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分．磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向．‎ ‎(4)磁通量与线圈的匝数无关．‎ ‎【例2】如图所示，一定长度的导线围成闭合的正方形线框，使框面垂直于磁场放置，若因磁场的变化而导致线框突然变成圆形，则( )‎ A.因B增强而产生逆时针的电流 B.因B减弱而产生逆时针的电流 C.因B减弱而产生顺时针的电流 D.以上选项均错误 ‎【例3】‎ 如图所示，通电螺线管置于水平放置的两根光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左右两侧．保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态，当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab和cd棒的运动情况是( 　)‎ A. ab向左，cd向右 B. ab向右，cd向左 C. ab、cd都向右运动 D. ab、cd都不动 右手定则： ‎ 法拉第电磁感应定律 E＝ E＝n（当ΔΦ仅由B引起时） E＝n（当ΔΦ仅由S引起时）‎ 磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率 部分导体切割磁感线产生感应电动势 有效切割长度 E= E= E= ‎ ‎【例4】闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．下列关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，正确的是(　　)‎ ‎【例5】如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合线框abcd，线框在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向右做匀加速运动，若以逆时针方向为电流的正方向，则从线框开始运动到ab边刚进入到PQ右侧磁场的过程中，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图象是(　　)‎ ‎【例6】用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k＜0)．则(　　)‎ A. 圆环中感应电流的大小为 B. 图中a、b两点间的电势差Uab＝|kπr2|‎ C. 圆环中产生逆时针方向的感应电流 D. 圆环具有扩张的趋势 ‎【课堂作业】1、如图所示，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的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FN及在水平方向上的运动趋势的判断正确的是 (　　)‎ A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左 C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 ‎2、无线电技术的发展，极大地方便了人们的生活.在无线电技术中，常有这样的要求，即一个线圈中电流变化时对另一个线圈中的电流影响最小.下列两个线圈安装位置的图中，最符合该要求的是（ ）‎ ‎3、一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关.下列情况可观测到N向左运动的是（ ）‎ A.在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 B.在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 C.在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时 D.在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 ‎4、穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图①~④所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（ ）‎ A.图①中，回路产生的感应电动势恒定不变 B.图②中，回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③中，回路在0~t1时间内产生的感应电动势小于在t1~t2时间内产生的感应电动势 D.图④中，回路产生的感应电动势先变小再变大 ‎5、如图甲所示，长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中固定不动，长直导线中通以大小和方向随时间做周期性变化的电流i,i-t图象如图乙所示，规定图中箭头所指的方向为电流正方向，则在T/4~3T/4时间内，矩形线框中感应电流的方向和大小，下列判断正确的是（ ）‎ A.始终沿逆时针方向且增大 B.始终沿顺时针方向，先增大后减小 C.先沿逆时针方向然后沿顺时针方向，先减小后增大 D.先沿顺时针方向然后沿逆时针方向，先增大后减小 ‎6、如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场.方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论错误的是（ ）‎ A.感应电流方向不变 B.CD段直线始终不受安培力 C.感应电动势最大值E＝Bav D.感应电动势平均值E=(1/4)πBav ‎7、如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图.将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流.若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是（ ）‎ A.回路中有大小和方向做周期性变化的电流 B.回路中电流大小恒定，且等于BL2ω/R C.回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘 D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘灯泡中也会有电流流过 ‎8、如图所示，一宽为40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20 cm/s，通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场时刻t＝0时，则选项中能正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（ ）‎ ‎9、如图甲所示，n=50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则ab两点的电势高低与电压表的读数为（ ）‎ A.Ua＞Ub，20 V B.Ua＞Ub，10 V C.Ua＜Ub，20 V D.Ua＜Ub，10 V ‎10、如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率ΔB/Δt=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框.将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中.求:‎ ‎（1）导线中感应电流的大小.‎ ‎（2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.‎