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第一單元電磁感應(yīng)基本規(guī)律第1課時(shí)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jì)算正像用電場(chǎng)線可以形象地表示電場(chǎng)一樣，用磁感線可以形象地表示磁場(chǎng)．為了形象地定量表示磁場(chǎng)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(gè)面積的磁通量Φ.并且規(guī)定，穿過垂直于磁場(chǎng)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(jì)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(chǎng)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(jì)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(gè)平面內(nèi)既存在穿入又存在穿出磁感線時(shí)，應(yīng)當(dāng)加以規(guī)定一個(gè)方向?yàn)檎?，即Φ為正值，另一個(gè)方向?yàn)樨?fù)值．這樣計(jì)算該面的磁通量時(shí)，應(yīng)是兩個(gè)磁通量的代數(shù)和．上圖(a)所示的兩個(gè)面積S1和S2上的磁通量是Φ1＞Φ2，因?yàn)榇鸥芯€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(gè)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中翻轉(zhuǎn)180時(shí)，若設(shè)初始位置時(shí)的磁通量為＋Φ，則翻轉(zhuǎn)后的磁通量為－Φ，這個(gè)過程中磁通量的變化量(一般都取絕對(duì)值)將是ΔΦ＝∣Φ2－Φ1∣＝∣－Φ－Φ∣＝2Φ，而不是ΔΦ＝0.,3．地磁場(chǎng)穿過地球表面的磁通量等于零地磁場(chǎng)穿過地球表面的磁通量等于零．因?yàn)榈卮艌?chǎng)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(duì)值相等，若取穿出為正，則穿入為負(fù)．這樣，地磁場(chǎng)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(chǎng)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(shí)，電路中就有電流產(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)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(dòng)，導(dǎo)致Φ變．②線圈在磁場(chǎng)中__________，導(dǎo)致Φ變．③__________變化，導(dǎo)致Φ變．4．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)③磁感應(yīng)強(qiáng)度4．磁通量發(fā)生變化一個(gè)電源,要點(diǎn)深化,1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)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)，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(dòng)勢(shì)．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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì))的方向時(shí)，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(dòng)勢(shì))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(chǎng)，總要__________引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．,答案：1．其余四個(gè)手指垂直導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)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(chǎng)方向；②判定原磁場(chǎng)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(chǎng)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(gè)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(duì)初學(xué)者來說，這幾個(gè)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(gè)基本物理現(xiàn)象的識(shí)別是我們正確應(yīng)用這些定則或定律的前提．實(shí)際問題往往是復(fù)雜的，有時(shí)兩種電流(通入電流和感應(yīng)電流)同時(shí)存在，兩種力(外力和安培力)同時(shí)存在，這三個(gè)現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)，它們之間又互相制約．解題時(shí)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?zèng)Q定該用哪個(gè)定則或定律去判斷．,2．楞次定律與能量守恒楞次定律實(shí)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(chǎng)阻礙原來磁場(chǎng)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(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；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(chǎng)(B原方向及ΔΦ情況)楞次定律,確定感應(yīng)磁場(chǎng)(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(dòng)趨勢(shì)．(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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)作出判斷，更簡(jiǎn)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(chǎng)(B原方向及ΔΦ情況)楞次定律,確定感應(yīng)磁場(chǎng)(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(shí)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，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(shí)，順著磁場(chǎng)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(shí)針方向逆時(shí)針方向B．逆時(shí)針方向順時(shí)針方向C．順時(shí)針方向順時(shí)針方向D．順時(shí)針方向逆時(shí)針方向,解析：線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時(shí)，穿過線圈的磁場(chǎng)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(chǎng)方向向左，根據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)看去，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向．當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時(shí)，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，故選項(xiàng)B正確．答案：B,題型訓(xùn)練,1.1931年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言存在著只有一個(gè)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(gè)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(dòng)方向看過去線圈中有逆時(shí)針電流D．沿N型磁單極子運(yùn)動(dòng)方向看過去線圈中先有逆時(shí)針電流，后有順時(shí)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(shí)，穿過線圈的磁場(chǎng)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(chǎng)方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運(yùn)動(dòng)方向看過去線圈中有逆時(shí)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(shí)，穿過線圈的磁場(chǎng)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(chǎng)方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運(yùn)動(dòng)方向看過去線圈中仍有逆時(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)，即“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)，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(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑行時(shí)，線框ab將()A．保持靜止不動(dòng)B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向,解析：圖中的兩個(gè)通電的電磁鐵之間的磁場(chǎng)方向總是水平的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過程中，電路的電流是減小的，兩個(gè)電磁鐵之間的磁場(chǎng)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(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力肯定使線圈向磁通量增大的方向運(yùn)動(dòng)，顯然只有順時(shí)針方向的運(yùn)動(dòng)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(dòng)的情況以下敘述正確的是()A．向下平動(dòng)B．向上平動(dòng)C．轉(zhuǎn)動(dòng)：上半部向紙內(nèi)，下半部向紙外D．轉(zhuǎn)動(dòng)：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(chǎng)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(dòng)，故轉(zhuǎn)動(dòng)不可能．如向上平動(dòng)，使凈面積增加，凈磁通量增加，故向上平動(dòng)不可能．如向下平動(dòng)，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(dòng)都一樣，即向下平動(dòng)．反之則向上平動(dòng)．答案：A,解決此類問題的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因動(dòng)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(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：設(shè)PQ向右運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，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(duì)MN用左手定則判定可知MN向左運(yùn)動(dòng)，可見A選項(xiàng)不正確．若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，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(duì)MN用左手定則判定可知MN向右運(yùn)動(dòng)，可見C正確．同理設(shè)PQ向左運(yùn)動(dòng)，用上述方法可判定B正確，而D錯(cuò)誤．答案：BC,題型訓(xùn)練,3．如圖所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)，則()A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→aB．導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→aC．導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左,解析：導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)，由楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，出磁場(chǎng)時(shí)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，離開磁場(chǎng)時(shí)，安培力合力方向水平向左，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，安培力合力方向也水平向左，阻礙線框進(jìn)出磁場(chǎng)．答案：D,,,,如右圖所示，短形線框abcd與磁場(chǎng)方向垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，另一半在磁場(chǎng)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(dòng)B．以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動(dòng)C．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)D．以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60),錯(cuò)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(chǎng)，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(dòng)時(shí)，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(xiàng)AB是可行的，當(dāng)線框以ab為軸或以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，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(xiàng)CD也是可行的，即四個(gè)選項(xiàng)都是可行的．,分析糾錯(cuò)：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(chǎng)中的那部分投影面積，而不是包括磁場(chǎng)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(cuò)解的原因．當(dāng)線框以ad邊為軸或以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(xiàng)AB是可行的；當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，投影面積S減小，因而磁通量Φ減小，也有感應(yīng)電流，選項(xiàng)C是可行的．當(dāng)線框以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，雖然整個(gè)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(chǎng)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(xiàng)ABC是可行的．所以選D.答案：D,祝,您,學(xué)業(yè)有成,