选修3-2 第十章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律,【知识梳理】 知识点1 磁通量 1.定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向 _的面积S与B的乘积。 2.公式:_。 3.单位:1Wb=_。,垂直,=BS,1Tm2,4.标矢性:磁通量是_(选填“标量”或“矢量”),但有正负。,标量,知识点2 电磁感应现象 1.电磁感应现象:当穿过闭合回路的_发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象。 2.产生感应电流的条件: (1)_。 (2)_。,磁通量,电路闭合,磁通量发生变化,3.实质:磁通量发生变化时,电路中产生感应电动势,如 果电路闭合,则有_;如果电路不闭合,则只有 _,而无_。,感应电流,感应电动势,感应电流,知识点3 楞次定律 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)适用范围:适用于一切回路中_变化的情况。,阻碍,磁通量,磁通量,2.右手定则:,(1)使用方法。 让磁感线穿入_。 使大拇指指向_的方向。 则其余四指指向_的方向。 (2)适用范围:_。,右手手心,导体运动,感应电流,适用于部分导体切割磁感线的情况,如图,矩形线圈进入匀强磁场区域时, (1)磁场方向垂直纸面向里磁 通量_感应电流的磁场方 向_感应电流沿 _方向。 (2)ab边切割磁感线:手心_,大拇指_,所以四指沿ba方向即电流方向从b到a。,增大,垂直纸面向外,逆时针,朝外,向右,【易错辨析】 (1)磁通量是矢量,有正、负之分。 ( ) (2)当导体切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流。 ( ) (3)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关。 ( ) (4)电路中磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流。 ( ),(5)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。 ( ) (6)楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向,二者没什么区别。 ( ) 提示:(1)。磁通量是标量,但有正、负之分。 (2)。电路不闭合时,不能产生感应电流。 (3)。穿过n个线圈的磁感线条数与穿过一个线圈中的磁感线条数相同,磁通量相同。,(4)。产生感应电流时,电路还必须是闭合的。 (5)。当磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。 (6)。楞次定律的应用范围广,可以在任何情况下判断感应电流的方向;右手定则只能判断导体切割磁感线时感应电流的方向。,考点1 电磁感应现象的理解和判断 【核心要素精讲】 1.磁通量变化的三种可能原因:,2.判断磁通量是否变化的两种方法: (1)根据公式判断。 (2)根据穿过线圈的磁感线的条数是否变化判断。 3.产生感应电流的两种常见情况: (1)回路所在位置的磁感应强度发生变化。 (2)闭合电路的一部分导体切割磁感线导致回路面积变化。,【高考命题探究】 【典例1】在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是 ( ) 世纪金榜导学号42722217 A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化,C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化,【解析】选D。本题考查了感应电流的产生条件。产生感应电流的条件是只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流,本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,都不正确。C选项中磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误。在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确。,【强化训练】 (多选)如图所示,光滑导电圆环轨道竖 直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道 所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终 不离开轨道无摩擦地滑动,当ab由图示 位置释放,直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是 ( ),A.因ab切割磁感线,故ab棒上有感应电流 B.尽管ab切割磁感线,但ab棒上无感应电流 C.磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量没有变化 D.磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量发生了变化 【解析】选B、C。由题意可知,导体棒在运动过程中与圆环构成的回路的磁通量没有发生变化,根据电磁感应产生的条件可判知回路中没有产生感应电流,故本题A、D错误,B、C正确。,【加固训练】 1.图中能产生感应电流的情形是 ( ),【解析】选B。根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,磁感应强度不变,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过线圈的磁通量恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流。,2.如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行,则线框在由N端匀速平移到S端的过程中,线框中的感应电流的情况是 ( ),A.线框中始终无感应电流 B.线框中始终有感应电流 C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流,以后又有了感应电流 D.开始无感应电流,当运动到磁铁中部上方时有感应电流,后来又没有感应电流,【解析】选B。条形磁铁中部磁性较弱,两极磁性最强,线圈从左向右移动过程中,线圈中磁通量先减小后反方向增大,因此线圈中始终有感应电流,故选B。,考点2 楞次定律的理解及应用 【核心要素精讲】 1.楞次定律中“阻碍”的理解:,2.应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤: (1)确定原磁场方向。 (2)明确闭合回路中磁通量变化的情况。 (3)应用楞次定律的“增反减同”,确定感应电流的磁场的方向。 (4)应用安培定则,确定感应电流的方向。 应用楞次定律的步骤可概括为:一原二变三感四螺旋。,【自思自悟】 (1)楞次定律中的“阻碍”,阻碍的主体是什么?阻碍的客体是什么? (2)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向一定相反吗? (3)应用楞次定律时需要依次判断哪些物理量?,【高考命题探究】 【典例2】 (2016海南高考)如图,一圆 形金属环与两固定的平行长直导线在同 一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相 等,环的直径小于两导线间距。两导线中 通有大小相等、方向向下的恒定电流。若 世纪金榜导学号42722218( ),A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向,【解析】选D。金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变,由产生感应电流的条件可知选项A、B错误;金属环向左侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向外并且增强,根据楞次定律可知,环上的感应电流方向为顺时针方向,选项C错误;金属环向右侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向里并且增强,则环上的感应电流方向为逆时针方向,选项D正确。,【强化训练】 1.如图,在一水平、固定的闭合导体圆 环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝 下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿 过且不与圆环接触。关于圆环中感应 电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是 ( ),A.总是顺时针 B.总是逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 【解析】选C。条形磁铁穿过圆环的过程中,圆环中的磁通量先向上增加,后向上减少,根据楞次定律:增反减同,感应电流产生的磁场方向先向下再向上,结合安培定则,产生的感应电流的方向先顺时针再逆时针,故选C。,2.一闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2,框上垂直放置一金属棒,棒与框接触良好,整个装置放在如图所示的匀强磁场中,当用外力使ab棒右移时 ( ),A.其穿过线框的磁通量不变,框内没有感应电流 B.框内有感应电流,电流方向沿顺时针方向绕行 C.框内有感应电流,电流方向沿逆时针方向绕行 D.框内有感应电流,左半边逆时针方向绕行,右半边顺时针方向绕行,【解析】选D。abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大,abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小,故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行,右半边的感应电流顺时针方向绕行,故D正确。,【加固训练】 1.如图所示为一个圆环形导体,圆心为O,有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过,则环中的感应电流的情况是 ( ),A.沿逆时针方向 B.沿顺时针方向 C.先沿逆时针方向后沿顺时针方向 D.先沿顺时针方向后沿逆时针方向,【解析】选D。由于带正电的粒子没有沿圆环的直径运动,所以它产生的磁场的磁感线穿过圆环时不能抵消,所以穿过圆环的磁通量开始时向外增加,然后向外减少,根据楞次定律,圆环中感应电流的方向先沿顺时针方向,后沿逆时针方向,故只有选项D正确。,2.(2017黄冈模拟)如图所示,1831 年法拉第把两个线圈绕在一个铁环 上,A线圈与电源、滑动变阻器R组 成一个回路,B线圈与开关S、电流 表G组成另一个回路。通过多次实验,法拉第终于总 结出产生感应电流的条件,关于该实验下列说法正确 的是 ( ),A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有ab的感应电流 B.闭合开关S的瞬间,电流表G中有ba的感应电流 C.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有ab的感应电流 D.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有ba的感应电流,【解析】选D。闭合S的瞬间,穿过B的磁通量没有变化,G中无感应电流,选项A、B均错误。当闭合S后,若R增大,则A中电流减小,由右手螺旋定则知,穿过B的磁通量向下且减小,由楞次定律知G中电流方向为ba,故选项C错误,D正确。,考点3 三定则一定律的综合应用 【核心要素精讲】 1.“三个定则、一个定律”的应用对比:,2.多定则应用的关键是抓住因果关系: (1)因电而生磁安培定则。 (2)因动而生电右手定则。 (3)因电而受力左手定则。 (4)因磁而生电楞次定律。,【高考命题探究】 【典例3】 (多选)(2017聊城 模拟)航母上飞机弹射起飞是利 用电磁驱动来实现的。电磁驱 动原理如图所示,当固定线圈上 突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去。,现在固定线圈左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率铜铝。闭合开关S的瞬间 世纪金榜导学号42722219( ),A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C.若将环放置在线圈右方,环将向左运动 D.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射,【解析】选A、B。线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,电流由左侧看为顺时针,选项A正确;由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力要大于铝环的,选项B正确;若将环放在线圈右方,根据楞次定律可得,环将向右运动,选项C错误;电池正负极调换后,金属环受力仍向左,故仍将向左弹出,选项D错误。,【强化训练】 (多选)如图所示,光滑平行金属导 轨PP和QQ都处于同一水平面 内,P和Q之间连接一电阻R,整个 装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是 ( ) 世纪金榜导学号42722220,A.感应电流方向是NM B.感应电流方向是M