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1、
專(zhuān)題40 電磁感應(yīng) 楞次定律(講)
1.高考對(duì)本專(zhuān)題內(nèi)容考查較多的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向.
2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路、力學(xué)、能量等知識(shí)聯(lián)系的綜合題以及感應(yīng)電流(或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))的圖象問(wèn)題在高考中頻繁出現(xiàn).
3.該部分知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)相互滲透也是命題的趨勢(shì),同時(shí)將該部分知識(shí)同生產(chǎn)、生活實(shí)際、高科技等相結(jié)合,注重考查學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力.
4.試題題型全面,選擇題、解答題都可能出現(xiàn),且解答題難度較大,涉及知識(shí)點(diǎn)多,考查綜合能力,從而增加試題的區(qū)分度.
1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件.
2.理解磁通量及磁通量變化的含義,并能計(jì)算.
3.掌握楞次定律和右手定則
2、的應(yīng)用,并能判斷感應(yīng)電流的方向及相關(guān)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向.
一、磁通量
1.定義:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與磁場(chǎng)方向垂直的面積S和B的乘積.
2.公式:Φ=BS.
適用條件:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng).
(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積.
3.磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”).
4.磁通量的意義:
(1)磁通量可以理解為穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)的條數(shù).
(2)同一平面,當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí),磁通量最大;當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量為零;當(dāng)正向穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁感線(xiàn)條數(shù)和反向穿過(guò)的一樣多時(shí),磁通量為零.
二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象:當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)
3、體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng).
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:
表述1:閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng).
表述2:穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化.
3.能量轉(zhuǎn)化
發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.
深化拓展 當(dāng)回路不閉合時(shí),沒(méi)有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象也可以稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,且產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體或線(xiàn)圈相當(dāng)于電源.
三、感應(yīng)電流方向的判斷
1.楞次定律
(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
(2)適用情況:所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.
2.右手定則
(1)內(nèi)容:伸
4、開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.
(2)適用情況:導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流.
考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷
1.磁通量發(fā)生變化的三種常見(jiàn)情況
(1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變,回路面積改變;
(2)回路面積不變,磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變;
(3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變,但二者的相對(duì)位置發(fā)生改變.
2.判斷流程:(1)確定研究的閉合回路.
(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布,并確定該回路的磁通量Φ.
(3)
★重點(diǎn)歸納★
1、判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程
5、
★典型案例★(多選)如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置.如果在原線(xiàn)圈插入副線(xiàn)圈后保持不動(dòng),閉合電鍵時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下,那么閉合電鍵后,下列情況下電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況是( )
A.將原線(xiàn)圈迅速?gòu)母本€(xiàn)圈中拔出時(shí),指針向左偏轉(zhuǎn)一下
B.保持電建閉合狀態(tài)時(shí),指針一直偏在零點(diǎn)右側(cè)
C.滑動(dòng)變阻器觸頭迅速向左滑動(dòng)時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn)一下
D.將原線(xiàn)圈內(nèi)鐵芯A快速拔出時(shí),指針向左偏轉(zhuǎn)一下
【答案】AD
【名師點(diǎn)睛】電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生判斷流程:
★針對(duì)練習(xí)1★如圖所示,一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線(xiàn)框位于豎直平面內(nèi),其下方固定一根與線(xiàn)框所在的豎直平面平行且很靠近(但不重疊
6、)的水平直導(dǎo)線(xiàn),導(dǎo)線(xiàn)中通以圖示方向的恒定電流.線(xiàn)框從實(shí)線(xiàn)位置由靜止釋放,在其后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中( )
A.線(xiàn)框中的磁通量為零時(shí)其感應(yīng)電流也為零B.線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向?yàn)橄软槙r(shí)針后逆時(shí)針
C.線(xiàn)框受到安培力的合力方向豎直向上D.線(xiàn)框減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能
【答案】C
【名師點(diǎn)睛】本題考查通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)的特點(diǎn)和楞次定律的應(yīng)用,該過(guò)程中,要注意穿越導(dǎo)線(xiàn)時(shí),先是向外的磁通量減小,一直減小到0,之后變成向里的磁通量,并逐漸增大.這一過(guò)程是連續(xù)的,始終有感應(yīng)電流存在.屬于基礎(chǔ)題型,易錯(cuò)題。
★針對(duì)練習(xí)2★如圖所示,將一個(gè)矩形小線(xiàn)圈放在一個(gè)大勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn),則
7、線(xiàn)圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是( )
A.當(dāng)矩形線(xiàn)圈做平行于磁感線(xiàn)的平動(dòng)
B.當(dāng)矩形線(xiàn)圈做垂直于磁感線(xiàn)的平動(dòng)
C.當(dāng)矩形線(xiàn)圈繞AB邊做轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
D.當(dāng)矩形線(xiàn)圈繞BC邊做轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
【答案】C
【名師點(diǎn)睛】本題考查應(yīng)用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件判斷實(shí)際問(wèn)題的能力,常規(guī)題,情景并不復(fù)雜。
考點(diǎn)二 利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向
1.楞次定律中“阻礙”的含義
★重點(diǎn)歸納★
1.判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”
2.用右手定則判斷
該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn).判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向:
(1)掌心——磁感線(xiàn)垂直穿入;
(2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向;
(3
8、)四指——指向感應(yīng)電流的方向.
3.楞次定律的推廣應(yīng)用
楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式:
(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(xiàn)圈面積有擴(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”.
4.“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用技巧
(1)應(yīng)用現(xiàn)象及規(guī)律比較
基本現(xiàn)象
應(yīng)用的定則或定律
運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)
安培定則
磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力
左手定則
電磁
感應(yīng)
部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
右手定則
閉合回路磁通量變化
楞次定律
(2)應(yīng)用技巧
多定則應(yīng)
9、用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系:無(wú)論是“安培力”還是“洛倫茲力”,只要是“力”都用左手判斷.“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷.
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.
(3)一般解題步驟
①分析題干條件,找出閉合電路或切割磁感線(xiàn)的導(dǎo)體棒.
②結(jié)合題中的已知條件和待求量的關(guān)系選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律.
③正確地利用所選擇的規(guī)律進(jìn)行分析和判斷.
★典型案例★如圖所示,A,B都是很輕的鋁環(huán),分別吊在絕緣細(xì)桿的兩端,桿可繞中間豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),環(huán)A是閉合的,環(huán)B是斷開(kāi)的。若用磁鐵分別接近這兩個(gè)圓環(huán),則下面說(shuō)法正確的是
10、:()
A.磁鐵N極接近A環(huán)時(shí),A環(huán)被吸引,而后被推開(kāi)
B.磁鐵N極遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí),A環(huán)被排斥,而后隨磁鐵運(yùn)動(dòng)
C.磁鐵N極接近B環(huán)時(shí),B環(huán)被排斥,遠(yuǎn)離磁鐵運(yùn)動(dòng)
D.磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時(shí),A環(huán)均被排斥
【答案】D
【名師點(diǎn)睛】當(dāng)磁鐵的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致兩金屬圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化,對(duì)于閉合圓環(huán),從而由楞次定律可得線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,則處于磁鐵的磁場(chǎng)受到安培力,使圓環(huán)運(yùn)動(dòng);對(duì)于不閉合圓環(huán),雖有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但沒(méi)有感應(yīng)電流,則不受安培力作用。
★針對(duì)練習(xí)1★如圖所示,MN是一根固定的通電直導(dǎo)線(xiàn),電流方向由N到M,今將一金屬框abcd放在導(dǎo)線(xiàn)上,讓線(xiàn)框的位置偏向?qū)Ь€(xiàn)的左邊,兩者彼此絕緣,當(dāng)導(dǎo)
11、線(xiàn)中的電流突然增大時(shí),線(xiàn)框整體受力情況為
A.受力沿x軸正向 B.受力沿x軸負(fù)向
C.受力沿y軸正向 D.受力沿y軸負(fù)向
【答案】A
【名師點(diǎn)睛】金屬線(xiàn)框abcd放在導(dǎo)線(xiàn)MN上,導(dǎo)線(xiàn)中電流產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中電流增大時(shí),穿過(guò)線(xiàn)框abcd的磁通量增大,根據(jù)楞次定律判斷線(xiàn)框abcd所受有安培力方向.當(dāng)磁通量增大時(shí),線(xiàn)框abcd應(yīng)向磁通量減小的方向移動(dòng)。
★針對(duì)練習(xí)2★(多選)如圖所示的水平裝置中,cd桿原來(lái)靜止.當(dāng)ab 桿做如下那些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向右移動(dòng)( )
A.向右勻速運(yùn)動(dòng)
B.向右加速運(yùn)動(dòng)
C.向左加速運(yùn)動(dòng)
12、D.向左減速運(yùn)動(dòng)
【答案】BD
【解析】桿向右勻速運(yùn)動(dòng),在桿中產(chǎn)生恒定的電流,該電流在線(xiàn)圈中產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),在中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以桿不動(dòng),故A錯(cuò)誤;桿向右加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則,知在桿上產(chǎn)生增大的a到b的電流,根據(jù)安培定則,在中產(chǎn)生向上增強(qiáng)的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)向下通過(guò),根據(jù)楞次定律,在桿上產(chǎn)生c到d的電流,根據(jù)左手定則,受到向右的安培力,向右運(yùn)動(dòng),故B正確;桿向左加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則,知在桿上產(chǎn)生增大的b到a的電流,根據(jù)安培定則,在中產(chǎn)生向下增強(qiáng)的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)
【名師點(diǎn)睛】本題綜合考查了右手定則、左手定則、安培定則以及楞次定律,綜合性較強(qiáng),關(guān)鍵搞清各種定則適用的范圍,不能混淆。
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