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第一單元電磁感應(yīng)基本規(guī)律第1課時電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律,選修3－2第十章電磁感應(yīng),,基礎(chǔ)回顧,1．磁通量：用來形象、直觀地描述穿過某一面積________的分布及其變化的物理量．2．定義式：______________.式中B為勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為所研究的平面面積，θ為勻強(qiáng)磁場磁感線方向與平面S的法線方向的夾角．,答案：1．磁感線2．Φ＝BScosθ,3．磁通量的大小又可以形象、直觀地表示為磁場中穿過某一平面的________的多少．4．磁通量Φ是______，但是有正負(fù)，其正、負(fù)由cosθ決定．5．磁通量的單位是__________，1Wb＝__________.,答案：3．磁感線4．標(biāo)量5．韋伯(Wb)1Tm2,要點(diǎn)深化,1．磁通量的計算正像用電場線可以形象地表示電場一樣，用磁感線可以形象地表示磁場．為了形象地定量表示磁場中某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，還引入了磁通量的概念．我們把通過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量Φ.并且規(guī)定，穿過垂直于磁場方向單位面積上磁感線的條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度．可以得到磁通量的計算公式：Φ＝BS⊥＝BSsinθ,式中θ為平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角，S為平面的面積，S⊥為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積．引入磁通量后，可得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一表述：B＝這表明，磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于垂直于磁場方向上單位面積的磁通量，又稱磁通密度，并用Wb/m2作單位．,2．磁通量變化的計算,值得注意的是：磁通量Φ雖然是標(biāo)量，但有些問題應(yīng)考慮它的正負(fù)．例如，當(dāng)一個平面內(nèi)既存在穿入又存在穿出磁感線時，應(yīng)當(dāng)加以規(guī)定一個方向為正向，即Φ為正值，另一個方向為負(fù)值．這樣計算該面的磁通量時，應(yīng)是兩個磁通量的代數(shù)和．上圖(a)所示的兩個面積S1和S2上的磁通量是Φ1＞Φ2，因為磁感線是閉合曲線，在面積S2中正負(fù)相抵消多于面積S1.上圖(b)所示一個線圈在勻強(qiáng)磁場中翻轉(zhuǎn)180時，若設(shè)初始位置時的磁通量為＋Φ，則翻轉(zhuǎn)后的磁通量為－Φ，這個過程中磁通量的變化量(一般都取絕對值)將是ΔΦ＝∣Φ2－Φ1∣＝∣－Φ－Φ∣＝2Φ，而不是ΔΦ＝0.,3．地磁場穿過地球表面的磁通量等于零地磁場穿過地球表面的磁通量等于零．因為地磁場從地球南極穿出的磁通量與從地球北極穿入的磁通量的絕對值相等，若取穿出為正，則穿入為負(fù)．這樣，地磁場穿過地球表面的磁通量(即代數(shù)和)為零．由此得到的結(jié)論是：同一磁體產(chǎn)生的磁場穿過閉合曲面的磁通量為零．,基礎(chǔ)回顧,1．定義：當(dāng)只要使穿過________電路的________發(fā)生變化時，電路中就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要使穿過________電路的________發(fā)生變化．即ΔΦ≠0，閉合電路中就有__________產(chǎn)生．,答案：1．閉合磁通量2．閉合磁通量感應(yīng)電流,3．引起磁通量變化的常見情況：①閉合回路的部分導(dǎo)線做________運(yùn)動，導(dǎo)致Φ變．②線圈在磁場中__________，導(dǎo)致Φ變．③__________變化，導(dǎo)致Φ變．4．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件：無論回路是否閉合，只要穿過回路的____________，回路中就有感應(yīng)電動勢．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于__________．,答案：3．①切割磁感線②勻速轉(zhuǎn)動③磁感應(yīng)強(qiáng)度4．磁通量發(fā)生變化一個電源,要點(diǎn)深化,1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果電路不閉合，只要在該電路的區(qū)域內(nèi)有磁通量的變化，則該電路就產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢．如果該電路是閉合的，就可以再產(chǎn)生感應(yīng)電流．故電路閉合與否都無礙于感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生，無礙于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的普遍存在．,2．磁通量變化有三種情形(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S發(fā)生變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝BΔS.(2)有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝SΔB.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，有效面積S發(fā)生變化，則,基礎(chǔ)回顧,1．右手定則：用右手定則來判定感應(yīng)電流(感應(yīng)電動勢)的方向時，應(yīng)使右手的手掌平伸，大拇指與______并在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入(或斜穿入)掌心，令大拇指指向______方向，則其余四指的指向就是感應(yīng)電流(感應(yīng)電動勢)的方向．2．楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總要__________引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．,答案：1．其余四個手指垂直導(dǎo)體運(yùn)動2．阻礙,3．判斷感應(yīng)電流方向的思路運(yùn)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的基本思路可歸結(jié)為：________________.即：①確定原磁場方向；②判定原磁場如何變化(增大還是減小)；③利用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)；④根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流的方向．,答案：3．“來拒去留”、“增反減同”,要點(diǎn)深化,1．幾個定則的運(yùn)用要注意的問題為了幫助記憶電與磁之間的一些規(guī)律，提出了安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律，對初學(xué)者來說，這幾個定則或定律極易混淆．現(xiàn)列表如下，以幫助大家掌握.上述三個基本物理現(xiàn)象的識別是我們正確應(yīng)用這些定則或定律的前提．實際問題往往是復(fù)雜的，有時兩種電流(通入電流和感應(yīng)電流)同時存在，兩種力(外力和安培力)同時存在，這三個現(xiàn)象同時出現(xiàn)，它們之間又互相制約．解題時必須從分析現(xiàn)象之間的因果關(guān)系出發(fā)，先確定屬于什么現(xiàn)象，然后再決定該用哪個定則或定律去判斷．,2．楞次定律與能量守恒楞次定律實質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn)．定律強(qiáng)調(diào)的是感應(yīng)電流的方向總是使自己的磁場阻礙原來磁場的變化．定律關(guān)鍵詞是“阻礙”……“變化”．我們可以將定律的含義擴(kuò)展為：“感應(yīng)電流的效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因”．具體地說，可以是反抗原磁通量的變化；可以是反抗導(dǎo)體和磁場的相對運(yùn)動；也可以是反抗原電流的變化(如自感現(xiàn)象)．,3．運(yùn)用楞次定律解題的方法(1)常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)楞次定律,確定感應(yīng)磁場(B感方向)安培定則,判斷感應(yīng)電流(I感方向)左手定則,導(dǎo)體受力及運(yùn)動趨勢．(2)效果法：由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義．據(jù)“阻礙”原則，可直接對運(yùn)動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速．,,應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的常規(guī)方法：據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)楞次定律,確定感應(yīng)磁場(B感方向)安培定則,判斷感應(yīng)電流(I感方向)．,,一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如右圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為()位置Ⅰ位置ⅡA．逆時針方向逆時針方向B．逆時針方向順時針方向C．順時針方向順時針方向D．順時針方向逆時針方向,解析：線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時，穿過線圈的磁場方向向右，磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，順著磁場看去，感應(yīng)電流的方向為逆時針方向．當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時針方向，故選項B正確．答案：B,題型訓(xùn)練,1.1931年英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言存在著只有一個磁極的粒子——磁單極子．如右圖所示，用超導(dǎo)材料制成的大線圈放在空中某位置，若有一個磁單極子(設(shè)為N型磁單極子)在遠(yuǎn)處靠近并穿過該超導(dǎo)線圈．以下判斷正確的是()A．N型磁單極子遠(yuǎn)離后線圈中仍有電流存在B．N型磁單極子遠(yuǎn)離后線圈中沒有電流存在C．沿N型磁單極子運(yùn)動方向看過去線圈中有逆時針電流D．沿N型磁單極子運(yùn)動方向看過去線圈中先有逆時針電流，后有順時針電流,解析：因N型磁單極子穿過超導(dǎo)大線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生電流，大線圈是超導(dǎo)體，產(chǎn)生的電流可永久存在，A正確；N型磁單極子靠近至超導(dǎo)大線圈時，穿過線圈的磁場方向向右，磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運(yùn)動方向看過去線圈中有逆時針電流；當(dāng)N型磁單極子從超導(dǎo)大線圈穿過并遠(yuǎn)離時，穿過線圈的磁場方向向左，磁通量減少，由楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運(yùn)動方向看過去線圈中仍有逆時針電流，C正確．答案：AC,由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”總是“阻礙”引起感應(yīng)電流的“原因”．由此可得楞次定律的推論：(1)阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”；(2)阻礙(導(dǎo)體)的相對運(yùn)動，即“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢，即“大小小大”；(4)阻礙原電流的變化(自感)．,,如右圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑行時，線框ab將()A．保持靜止不動B．順時針轉(zhuǎn)動C．逆時針轉(zhuǎn)動D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向,解析：圖中的兩個通電的電磁鐵之間的磁場方向總是水平的，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中，電路的電流是減小的，兩個電磁鐵之間的磁場也是減小的，閉合導(dǎo)體線圈中的磁通量是減小的，線圈在原磁場中所受的磁場力肯定使線圈向磁通量增大的方向運(yùn)動，顯然只有順時針方向的運(yùn)動才能使線圈中的磁通量增大．答案：B,題型訓(xùn)練,2.如右圖所示，與直導(dǎo)線ab共面的輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)豎直放置，兩點(diǎn)彼此絕緣，環(huán)心位于ab的上方．當(dāng)ab中通有電流且強(qiáng)度不斷增大的過程中，關(guān)于圓環(huán)運(yùn)動的情況以下敘述正確的是()A．向下平動B．向上平動C．轉(zhuǎn)動：上半部向紙內(nèi)，下半部向紙外D．轉(zhuǎn)動：下半部向紙內(nèi)，上半部向紙外,解析：由于環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力的方向既跟直流電流產(chǎn)生的磁場方向垂直，又跟環(huán)中感應(yīng)電流方向垂直，環(huán)各部分所受的安培力的合力應(yīng)在豎直平面上，環(huán)只可能在豎直平面內(nèi)運(yùn)動，故轉(zhuǎn)動不可能．如向上平動，使凈面積增加，凈磁通量增加，故向上平動不可能．如向下平動，使凈面積減小，凈磁通減少，滿足“效果阻礙原因”．顯然不論直導(dǎo)線中電流方向如何，只要電流強(qiáng)度增大，最終環(huán)的機(jī)械運(yùn)動都一樣，即向下平動．反之則向上平動．答案：A,解決此類問題的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因動而生電(v、B→I)——右手定則(2)因電而生磁(I→B)——安培定則(3)因磁而生電(ΔΦ→I)——楞次定律(4)因電而受力(I、B→F安)——左手定則,,如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動時，MN在磁場力作用下向右運(yùn)動．則PQ所做的運(yùn)動可能是()A．向右加速運(yùn)動B．向左加速運(yùn)動C．向右減速運(yùn)動D．向左減速運(yùn)動,解析：設(shè)PQ向右運(yùn)動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上．若PQ向右加速運(yùn)動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是N→M，對MN用左手定則判定可知MN向左運(yùn)動，可見A選項不正確．若PQ向右減速運(yùn)動，則穿過穿過L1的磁通量減小，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是M→N，對MN用左手定則判定可知MN向右運(yùn)動，可見C正確．同理設(shè)PQ向左運(yùn)動，用上述方法可判定B正確，而D錯誤．答案：BC,題型訓(xùn)練,3．如圖所示，一個有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動到位置2(右)，則()A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→aB．導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→aC．導(dǎo)線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，受到的安培力方向水平向左,解析：導(dǎo)線框進(jìn)入磁場，由楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流方向為順時針，出磁場時電流方向為逆時針，離開磁場時，安培力合力方向水平向左，進(jìn)入磁場時，安培力合力方向也水平向左，阻礙線框進(jìn)出磁場．答案：D,,,,如右圖所示，短形線框abcd與磁場方向垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，另一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中不可行的是()A．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動B．以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動C．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)D．以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60),錯解：若使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則穿過線圈的磁通量必須發(fā)生變化，而磁通量Φ＝BS(S是線框在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上的投影面積)．該題是勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變．當(dāng)線框以ad邊為軸或以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動時，投影面積S變化，所以磁通量Φ發(fā)生變化，有感應(yīng)電流，選項AB是可行的，當(dāng)線框以ab為軸或以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，投影面積S在減小，因而磁通量Φ也在減小，有感應(yīng)電流，選項CD也是可行的，即四個選項都是可行的．,分析糾錯：磁通量Φ是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，而穿過垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上的單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B.所以公式Φ＝BS中的S，應(yīng)理解成線框平面在磁場中的那部分投影面積，而不是包括磁場外的全部投影面積．不理解Φ＝BS中各物理量的內(nèi)涵是造成錯解的原因．當(dāng)線框以ad邊為軸或以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動時，投影面積S在變化，因而有磁通量Φ的變化，有感應(yīng)電流的產(chǎn)生，選項AB是可行的；當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，投影面積S減小，因而磁通量Φ減小，也有感應(yīng)電流，選項C是可行的．當(dāng)線框以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，雖然整個線框在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上的投影面積減小，但在磁場內(nèi)的那部分投影面積并未改變，據(jù)公式Φ＝BS，穿過線框平面的磁通量不變，無感應(yīng)電流．該題選項ABC是可行的．所以選D.答案：D,祝,您,學(xué)業(yè)有成,