高中物理課件 第十二章 第一講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

考點(diǎn)點(diǎn)擊1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律Ⅱ2.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、右手定則Ⅱ3.自感現(xiàn)象Ⅰ4.日光燈Ⅰ考點(diǎn)點(diǎn)擊說(shuō)明：1.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限

于L垂直于B、v的情況.2.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各

點(diǎn)電勢(shì)的高低.考情播報(bào)1.感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向的判斷.2.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，以選擇題和計(jì)

算題為主，常結(jié)合電路、力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化與守

恒等知識(shí).3.公式E＝Blv的應(yīng)用，平動(dòng)切割、轉(zhuǎn)動(dòng)切割、單

桿切割和雙桿切割，常與力、電綜合考查.4.對(duì)電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的考查主要以選擇題為

主，是?？贾R(shí)點(diǎn).1．本章知識(shí)點(diǎn)較多，且本章內(nèi)容經(jīng)常與力、電結(jié)合，所

以復(fù)習(xí)本章時(shí)，要深刻理解基本概念和基本規(guī)律，領(lǐng)

會(huì)前后知識(shí)間的聯(lián)系．2．對(duì)本章的復(fù)習(xí)，一要抓住兩個(gè)定律(楞次定律、法拉

第電磁感應(yīng)定律)和等效電路；二要重視理論聯(lián)系實(shí)

際，重視從能量角度分析問(wèn)題，電磁感應(yīng)的過(guò)程就是

其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程．另外還應(yīng)注意以

下問(wèn)題：(1)要深刻理解并熟練掌握安培定則、左手定則、右手定則

的應(yīng)用條件及其與所判斷物理量之間的因果關(guān)系．(2)要深刻理解E－t、I－t、Φ－t、B－t等圖象的物理意義．(3)要注意電磁感應(yīng)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，如磁懸浮原理、

電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)、電磁流量計(jì)等.一、磁通量1．概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向

面積S和B的乘積．2．公式：Φ＝

.3．單位：1Wb＝

.4．物理意義：指垂直穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)．垂直的平面BS1T·m2磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)既不表示方向也不表示大小，僅表示磁感線是從正面穿過(guò)還是從反面穿過(guò)，若從正面穿過(guò)為正，則從反面穿過(guò)為負(fù)．求磁通量變化時(shí)，應(yīng)將符號(hào)代入．二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合電路的

發(fā)生變化．磁通量2．引起磁通量變化的常見(jiàn)情況(1)閉合電路的部分導(dǎo)體做

運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致Φ變；(2)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致Φ變；(3)

變化，導(dǎo)致Φ變．3．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件：無(wú)論回路是否閉合，只要穿過(guò)線

圈平面的

發(fā)生變化，線路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生．切割磁感線線圈面積或磁場(chǎng)強(qiáng)弱磁通量電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只有電路閉合時(shí)才產(chǎn)生感應(yīng)電流．三、感應(yīng)電流方向的判定1．Φ＝BS的含義：Φ＝BS只適用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂

直的情況．當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為θ時(shí)，則有

Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直

于B方向上投影的乘積．也可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ

等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．如圖12－1－

1甲所示．2．面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積，而是線

圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積．如圖12－1－1乙所示，S應(yīng)為

線圈面積的一半．3．多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝

數(shù)無(wú)關(guān)，因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少，穿過(guò)線圈的磁感線條

數(shù)相同，而穿過(guò)線圈磁感線條數(shù)可表示磁通量的大?。?．合磁通量的求法若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)共同存在，計(jì)算穿過(guò)這

個(gè)面的磁通量時(shí)，先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方

向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等

于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量．1．關(guān)于磁通量，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量

B．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a線圈面積比b線圈面積大，則

穿過(guò)a線圈的磁通量一定比穿過(guò)b線圈的大

C．磁通量大磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大

D．把某線圈放在磁場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)，若放在M處

的磁通量比放在N處的大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度

一定比N處的大解析：磁通量只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量，故A錯(cuò)．由Φ＝BScosθ知，Φ的大小與B、S、θ三個(gè)量有關(guān)，故B、D錯(cuò)，C正確．答案：C1．楞次定律中“阻礙”的含義誰(shuí)阻礙誰(shuí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（原磁場(chǎng)）的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同，即“增反減同”阻礙效果阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進(jìn)行2．楞次定律的使用步驟3．楞次定律的推廣對(duì)楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效

果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”；(3)使線圈平面有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”．

如果考查的問(wèn)題不涉及感應(yīng)電流的方向，則用楞次定律的推廣含義進(jìn)行研究可以使分析問(wèn)題的過(guò)程簡(jiǎn)化．2．如圖12－1－2所示，光滑

固定導(dǎo)軌m、n水平放置，

兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于

導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回

路，當(dāng)一條形磁鐵從高處

下落接近回路時(shí)(

)A．p、q將互相靠攏B．p、q將互相遠(yuǎn)離C．p、q保持靜止D．因磁鐵的極性未知，故無(wú)法判斷p、q運(yùn)動(dòng)方向解析：條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)，穿過(guò)閉合回路的磁通量將增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將阻礙這一磁通量的增加，具體表現(xiàn)應(yīng)為：使回路面積減小以延緩磁通量的增加，故A正確．答案：A1．應(yīng)用現(xiàn)象基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)安培定則磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律2．應(yīng)用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因電而生磁(I→B)→安培定則；(2)因動(dòng)而生電(v、B→I)→右手定則；(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則．判斷感應(yīng)電流方向的右手定則是楞次定律的特例，在導(dǎo)體切割磁感線的情況下，用右手定則比楞次定律方便．3．如圖12－1－3所示水平放置的兩條光滑軌道上

有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是

(

)A．向右加速運(yùn)動(dòng)B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)解析：分析該類問(wèn)題，首先要明確PQ運(yùn)動(dòng)是引起MN運(yùn)動(dòng)的原因，然后根據(jù)楞次定律和左手定則判斷．由右手定則，PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定則可判斷MN向左運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)．若PQ向左加速運(yùn)動(dòng)，情況正好和選項(xiàng)A相反，故B對(duì)．若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，由右手定則，穿過(guò)L1的磁通量向上且減小，由楞次定律和左手定則可判知MN向右運(yùn)動(dòng)，故C對(duì)．若PQ向左減速運(yùn)動(dòng)，情況恰好和選項(xiàng)C相反，故D錯(cuò)．答案：BC如圖12－1－4所示，矩形線圈面積為S，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開(kāi)始處于水平位置a，磁場(chǎng)與線圈平面夾角為θ，在線圈繞其一邊順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°到達(dá)豎直位置b的過(guò)程中，線圈中的磁通量改變了多少？[思路點(diǎn)撥]

求解該題時(shí)應(yīng)注意：(1)線圈在水平位置(a)時(shí)的磁通量Φ1及線圈在豎直位置(b)時(shí)的磁通量Φ2；(2)磁感線從線圈不同側(cè)面穿過(guò)時(shí)，磁通量的正負(fù)不同．[課堂筆記](méi)

在a位置時(shí)，Φ1＝BSsinθ在b位置時(shí)Φ2＝－BScosθ所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(cosθ＋sinθ)．[答案]

BS(cosθ＋sinθ)求解磁通量時(shí)，由于B與線圈平面有一定夾角，即不垂直時(shí)可以將B進(jìn)行正交分解，求出垂直于線圈平面方向的磁場(chǎng)，也可以將線圈的面積向垂直于B方向上投影.(2009·浙江高考)如圖10－1－3所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是(

)

A．a(chǎn)→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d[思路點(diǎn)撥]分析該題的流程圖如下：[課堂筆記](méi)線框從右側(cè)開(kāi)始由靜止釋放，穿過(guò)線框平面的磁通量逐漸減少，由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d；線框過(guò)豎直位置繼續(xù)向左擺動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線框平面的磁通量逐漸增大，由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向仍為d→c→b→a→d，故B選項(xiàng)正確．[答案]

B利用楞次定律確定感應(yīng)電流方向，應(yīng)抓?。簝蓚€(gè)方向(原磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向)、一個(gè)變化(磁通量增加或減少)、兩個(gè)定律(楞次定律和安培定則)．

一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場(chǎng)的影響，則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空(

)A．由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下端高

B．由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下端高

C．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬

桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)上端高

D．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬

桿中一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)[思路點(diǎn)撥]

分析該題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)確定赤道上空地磁場(chǎng)分布情況；(2)飛機(jī)沿不同方向飛行時(shí)，金屬桿切割磁感線的情況；(3)右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高低．[課堂筆記](méi)

赤道上方的地磁場(chǎng)方向是由南指向北，根據(jù)右手定則，飛機(jī)由東向西飛行時(shí)，桿下端電勢(shì)高，而飛機(jī)由西向東飛行時(shí)，桿上端電勢(shì)高，故A對(duì)、B對(duì)．若飛機(jī)沿經(jīng)線由南向北或由北向南水平飛行時(shí)，桿均不切割磁感線，桿中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)、D正確．[答案]

ABD利用右手定則判斷時(shí)，應(yīng)明確磁場(chǎng)方向、切割方向及感應(yīng)電流方向與手掌的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)分清左、右手.如圖12－1－6所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)

高于d點(diǎn)B．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d

點(diǎn)為等電勢(shì)C．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)

高于d點(diǎn)D．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電

勢(shì)高于c點(diǎn)[思路點(diǎn)撥]

解答本題首先要明確磁場(chǎng)的方向，再假設(shè)能形成閉合電路，然后用右手定則判斷感應(yīng)電流的電流方向，從而判斷電勢(shì)的高低端．[解題樣板]當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷電流方向?yàn)閍→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)．又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過(guò)右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢(shì)，故A錯(cuò)誤，B正確．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb>φa，電流沿逆時(shí)針?lè)较?，又由E＝Blv可知ab導(dǎo)體兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線是沿逆時(shí)針?lè)较虻模⑶掖鸥袘?yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，所以右邊電路的線圈中向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流應(yīng)沿逆時(shí)針?lè)较颍谟疫呺娐分?，感?yīng)電動(dòng)勢(shì)僅產(chǎn)生于繞在鐵芯上的那部分線圈上，把這個(gè)線圈看成電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，故C錯(cuò)誤，D正確．[答案]

BD產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體，相當(dāng)于電源，且在電源內(nèi)部電流應(yīng)由負(fù)極(低電勢(shì))流向正極(高電勢(shì))．1．(2009·廣東理基)發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)的科學(xué)家是

(

)A．洛倫茲B．庫(kù)侖

C．法拉第

D．奧斯特解析：洛倫茲發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力(洛倫茲力)，庫(kù)侖總結(jié)出了庫(kù)侖定律，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)．答案：D2．如圖12－1－7所示為地磁場(chǎng)磁感

線的示意圖．在北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下．飛機(jī)在我國(guó)上空

勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛機(jī)

高度不變．由于地磁場(chǎng)的作用，金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差．設(shè)

飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1，右方機(jī)翼末端處的電

勢(shì)為φ2，則 (

)A．若飛機(jī)從西往東飛，φ1比φ2高B．若飛機(jī)從東往西飛，φ2比φ1高C．若飛機(jī)從南往北飛，φ1比φ2高D．若飛機(jī)從北往南飛，φ2比φ1高解析：對(duì)A選項(xiàng)：磁場(chǎng)豎直分量向下，手心向上，拇指指向飛機(jī)飛行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，A正確．同理，飛機(jī)從東往西飛，仍是φ1>φ2，B錯(cuò)．從南往北、從北往南飛，都是φ1>φ2，故C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AC3．現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、零

刻度在中央的電流計(jì)及開(kāi)關(guān)按如圖12－1－8所示連

接．在開(kāi)關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)

發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流

計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)．由此可以推斷 (

)A．線圈A向上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng)，

都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)B．線圈A中鐵芯向上拔出或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，都能引起電流計(jì)指

針向右偏轉(zhuǎn)C．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，都能

使電流計(jì)指針靜止在中央D．因?yàn)榫€圈A、線圈B的繞線方向未知，故無(wú)法判斷電流

計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向解析：由于變阻器滑動(dòng)頭P向左加速滑動(dòng)時(shí)，可使B中磁通量減少而產(chǎn)生的電流為I0，當(dāng)P向右加速滑動(dòng)時(shí)B中磁通量增加而產(chǎn)生的電流為I1，I1與I0方向相反，所以指針應(yīng)向左偏，而線圈A向上移動(dòng)，可使B中磁通量減少，引起B(yǎng)中感應(yīng)電流與I0同向，指針向右偏，故A錯(cuò)；A中鐵芯向上拔出或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，激發(fā)的B中感應(yīng)電流與I0同向，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B正確；C項(xiàng)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)；因?yàn)闊o(wú)需明確感應(yīng)電流的具體方向，故D錯(cuò)．答案：B4．電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖12－1－9所示．