1、第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象感應(yīng)電流的方向第九章 電磁感應(yīng)知識梳理與自測一、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率1磁通量(1)定義：磁感應(yīng)強度B與_于磁場方向的面積S的_叫做穿過這個面積的磁通量垂直乘積(2)定義式：_，式中的面積S指的是垂直于勻強磁場方向的面積；若面積S與磁感應(yīng)強度B的夾角為，則_.(3)國際單位：_，符號_.(4)物理意義：磁通量反映穿過某一面積的磁感線條數(shù)的_BSBSsin韋伯Wb多少2磁通量的變化量磁通量的變化量_，與感應(yīng)電動勢的大小無必然聯(lián)系3磁通量的變化率/t磁通量的變化率為_時間內(nèi)磁通量的變化量，表示磁通量變化的_|21|單位快慢思考感悟1穿過一個平面的磁通量大，是否磁通

2、量的變化量和變化率也一定大？反之，穿過一個平面的磁通量的變化率大，磁通量和磁通量的變化量是否也一定大？【提示】穿過一個平面的磁通量大，磁通量的變化量不一定大，磁通量的變化率也不一定大；穿過一個平面的磁通量的變化率大，磁通量和磁通量的變化量都不一定大以上三個量的區(qū)別類似于速度、速度變化量和速度的變化率三者的區(qū)別二、電磁感應(yīng)1利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做_，產(chǎn)生的電流叫做_2要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須滿足兩個條件：(1)回路_；(2)磁通量_當(dāng)存在多個回路時，只要_閉合回路中的磁通量發(fā)生改變，都會產(chǎn)生感應(yīng)電流電磁感應(yīng)感應(yīng)電流閉合發(fā)生變化任一3感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的是感應(yīng)電動勢，若

3、回路是_的，則有感應(yīng)電流產(chǎn)生；若回路_，則只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而無感應(yīng)電流產(chǎn)生在閉合回路中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分是_，其余部分則為外電路閉合不閉合電源三、右手定則、楞次定律1右手定則：伸開右手，讓大拇指跟其余四個手指_，并且都跟手掌在同一個_內(nèi)，讓磁感線_穿過手心，拇指指向?qū)w_的方向，其余四指所指的方向就是_的方向，如圖911所示垂直平面垂直運動感應(yīng)電流圖9112楞次定律(1)楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要_引起感應(yīng)電流的_的變化(2)楞次定律的適用范圍：適用于所有電磁感應(yīng)的情形阻礙磁通量思考感悟2在判斷感應(yīng)電流的方向時，右手定則和楞次定律一致嗎？【提示】楞次定律與右手定則：一般與特殊的關(guān)

4、系，可交叉使用，互為檢驗，靈活應(yīng)用當(dāng)閉合電路中磁通量的變化量是由導(dǎo)體切割磁感線而引起的，感應(yīng)電流的方向優(yōu)先用右手定則判定，而變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向用楞次定律判定較簡便一、正確區(qū)分磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率1三者的區(qū)別考點剖析與方法物理量單位物理意義磁通量Wb表示某時刻或某位置穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少磁通量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少 (單選)如圖912所示，四面體OABC處在沿Ox方向的勻強磁場中，下列關(guān)于磁場穿過各個面的磁通量的說法中不正確的是()例1圖912A穿過AOB面的磁通量為0B穿過ABC面和BOC面的磁通量相等C穿過AOC面的磁通

5、量為0D穿過ABC面的磁通量大于穿過BOC面的磁通量【解析】因磁場是沿Ox方向，則有效面積為四面體的OBC面的面積；依題意，此題中A、B、C的說法都是正確的【答案】D變式訓(xùn)練1(單選)在水平面上有一個不規(guī)則的多邊形導(dǎo)線框，面積為S20 cm2，在豎直方向加如圖913所示的磁場，以向上為正方向，則下列說法正確的是()圖913A前2 s內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量為0B前1 s內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量為30 WbC第二個1 s內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量為3103 WbD第二個1 s內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量為1103 Wb解析：選C.剛開始時磁感應(yīng)強度為1.5 T，豎直向上，在1 s內(nèi)均勻減小到零

6、，第2 s內(nèi)繼續(xù)減小到1.5 T，因此前2 s磁通量的變化量為|B2SB1S|6103 Wb；前1 s及第一個1 s內(nèi)和第二個1 s內(nèi)磁通量的變化量都為3103 Wb.選項A的錯誤在于忽視了磁通量的正負(fù)號選項B、D計算出錯，故選項C正確3對感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的認(rèn)識產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化應(yīng)強調(diào)的兩點是：(1)回路必須閉合，如果回路不閉合，則不產(chǎn)生感應(yīng)電流；(2)回路的磁通量一定發(fā)生變化由于磁通量BSsin，決定于穿過閉合導(dǎo)體回路的磁感應(yīng)強度B、線圈面積S及線圈所在平面與磁場方向的夾角，因此判斷閉合導(dǎo)體回路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流可以從B、S、是否發(fā)生變化進行分析就可以了

7、(單選)如圖914所示，開始時矩形線框平面與磁場方向垂直，且一半在勻強磁場內(nèi)，另一半在磁場外，若要使線框產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法不可行的是()例2圖914A將線框向左拉出磁場B以ad為軸轉(zhuǎn)動C以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)過角度小于60)D以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)過角度小于60)【思路點撥】解答此題關(guān)鍵是看線框內(nèi)磁通量是否發(fā)生改變，若變則有，不變則無【解析】將線框向左拉出磁場的過程中，線框cd部分做切割磁感線的運動，或者說穿過線框的磁通量減小，所以線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確；當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動時，線框的bc邊的右半段在做切割磁感線的運動，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確

8、；當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個過程中線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C正確，如果轉(zhuǎn)過的角度超過60(60300)，cd邊將進入無磁場區(qū)，那么線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)線框以cd邊為軸轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)動的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變，故D是不可行的【答案】D【規(guī)律總結(jié)】是否產(chǎn)生感應(yīng)電流關(guān)鍵是看閉合回路中的磁通量是否發(fā)生變化關(guān)于磁通量的變化主要有以下幾種情況：閉合電路的部分導(dǎo)線做切割磁感線運動，導(dǎo)致磁通量變化；線圈在磁場中轉(zhuǎn)動導(dǎo)致磁通量變化；磁感應(yīng)強度變化(隨時間變化或隨位置變化)導(dǎo)致磁通量變化2(單選)(2012潮汕兩市名校高三聯(lián)考)恒定的勻強磁場

9、中有一圓形的閉合導(dǎo)體線圈，線圈平面垂直于磁場方向，要使線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈在磁場中應(yīng)做()變式訓(xùn)練A線圈沿自身所在的平面做勻速運動B線圈沿自身所在的平面做勻加速運動C線圈繞任意一條直徑轉(zhuǎn)動D線圈沿磁場方向平行移動解析：選C.要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，必須使線圈中的磁通量發(fā)生變化，A、B、D三種情況中，線圈中的磁通量均不變，C情況中，線圈中的磁通量周期性變化，在線圈中產(chǎn)生電流二、楞次定律的理解及應(yīng)用1楞次定律中“阻礙”的含義2楞次定律的應(yīng)用步驟3楞次定律與右手定則的比較特別提醒：(1)“阻礙”并不等于“相反”,在理解楞次定律時，有些同學(xué)錯誤地把“阻礙”作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場和原磁場的方向

10、相反.事實上，它們可能同向，也可能反向，要根據(jù)磁通量的變化情況作出判斷.(2)“阻礙”不等于“阻止”,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的磁通量的變化，但不能阻止，最后該增加的仍增加，該減少的仍減少，只不過增加或減少變慢了，阻礙只是延緩其變化.(3)楞次定律的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量變化的過程，是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程. (單選)(2012江門質(zhì)檢)如圖915所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里導(dǎo)體棒的電阻可忽略當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時，下列說法正確的是()例3圖915A流過R的電流為由d到c，流過r的電流

11、為由b到aB流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b【思路點撥】本題判斷感應(yīng)電流方向既可根據(jù)切割方式應(yīng)用右手定則，又可根據(jù)磁通量的變化應(yīng)用楞次定律【解析】法一：根據(jù)右手定則，可判斷PQ作為電源，Q端電勢高，在PQcd回路中，電流為逆時針方向，即流過R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時針方向，即流過r的電流為由b到a.法二：根據(jù)楞次定律，由題圖可知，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線連結(jié)成了兩個閉合回路，一個是R所在回路(PQcd)，另一個是r所在回路(Qab)當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時，穿過PQcd回路

12、中垂直紙面向里的磁通量增加(面積增大)，由楞次定律可以判斷知，在該回路中會產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，即流過R的電流為由c到d.同時，穿過Qab回路中垂直紙面向里的磁通量減少(面積減小)，由楞次定律可以判斷知，在該回路中會產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，即流過r的電流為由b到a，故B選項正確【答案】B【規(guī)律總結(jié)】運用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向可歸結(jié)為：“一原，二感，三電流”即：明確原磁場；確定感應(yīng)電流的磁場；判定感應(yīng)電流的方向3(單選)(2012福建莆田質(zhì)檢)如圖916所示，光滑金屬導(dǎo)軌框架MON豎直放置，水平方向的勻強磁場垂直MON平面金屬棒ab從abO60位置由靜止釋放在重力的作用下，棒ab的兩端

13、沿框架滑動在棒ab由圖示位置滑動到水平位置的過程中，棒變式訓(xùn)練ab中感應(yīng)電流的方向是()A始終由a到bB始終由b到aC先由a到b，再由b到aD先由b到a， 圖916再由a到b解析：選D.由題意知當(dāng)棒ab與ON夾角為45時，三角形Oab面積最大，此時閉合回路的磁通量最大，故穿過閉合回路的磁通量應(yīng)是先增大后減小，由楞次定律可知電流方向為先由b到a，再由a到b，故D項正確4楞次定律的推廣對楞次定律中“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)阻礙相對運動“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”；(4)阻礙原電流的變

14、化(自感現(xiàn)象)“增反減同” (單選)一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動M連接在如圖917所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)下列情況中，可觀測到N向左運動的是()例4圖917A在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時D在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時【思路點撥】解決此題思考以下兩點：(1)N向左運動的原因是什么？(2)怎樣才能引起N環(huán)中磁通量的增大或減?。俊窘馕觥坑衫愦味杉白笫侄▌t可知

15、：只要線圈中電流增強，即穿過N的磁通量增加，則N受排斥而向右移動只要線圈中電流減弱，即穿過N的磁通量減少，則N受吸引而向左移動故C選項正確【答案】C變式訓(xùn)練4(單選)如圖918所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵，當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是()圖918A鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力減小B鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力增大C鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力減小D鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力增大解析：選B.磁鐵向下運動，線圈中的磁通量增加，線圈只有縮小、向下才能阻礙磁通量的增加三、楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用1規(guī)律比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定

16、律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運動右手定則穿過閉合回路的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(IB)安培定則；(2)因動而生電(v、BI安)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安)左手定則3相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時，必然要用到安培定則(2)感應(yīng)電流受到的安培力，有時可以先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定 (雙選)(2012佛山六校聯(lián)考)如圖919所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出左線圈連著平行導(dǎo)

17、軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強磁場中下列說法中正確的是()例5A當(dāng)金屬棒ab向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點B當(dāng)金屬棒ab向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點與d點等電勢C當(dāng)金屬棒ab向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點D當(dāng)金屬棒ab向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點圖919【解析】當(dāng)金屬棒向右勻速運動而切割磁感線時，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷電流方向由ab.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，可以判斷b點電勢高于a點又左線圈中的感應(yīng)電動勢恒定

18、，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流當(dāng)ab向右做加速運動時，由右手定則可推斷ba，電流沿逆時針方向，又由EBLv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方向是沿逆時針方向的，并且場強不斷增強，所以右邊電路的線圈中的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)電流方向應(yīng)沿逆時針，而在右線圈形成的電路中，感應(yīng)電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上把這個線圈看做電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點電勢高于c點【答案】BD變式訓(xùn)練5(雙選)(2012廣州調(diào)研)如圖9110所示，水平放置的

19、兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是()A向右勻加速運動B向左勻加速運動C向右勻減速運動D向左勻減速運動圖9110解析：選BC.MN棒中有感應(yīng)電流，受安培力作用而向右運動，由左手定則可判斷出MN中電流的方向是由M流至N，此電流在L1中產(chǎn)生磁場的方向是向上的若PQ向右運動，由右手定則及安培定則可知L2產(chǎn)生的磁場的方向也是向上的由于L1產(chǎn)生的磁場方向與L2產(chǎn)生的磁場的方向相同，可知L2產(chǎn)生的磁場的磁通量是減少的，故PQ棒做的是向右的減速運動，C是可能的若PQ棒向左運動，則它產(chǎn)生的感應(yīng)電流在L2中產(chǎn)生的磁場是向下的

20、，與L1產(chǎn)生的磁場方向是相反的，由楞次定律可知L2中的磁場是增強的，故PQ棒做的是向左的加速運動，B是可能的楞次定律的拓展應(yīng)用熱點示例與挑戰(zhàn) (雙選)如圖9111所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時()例圖9111AP、Q將互相靠攏BP、Q將互相遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度小于g【解析】法一：根據(jù)楞次定律的另一表述：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，應(yīng)選A、D.法二：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖9112所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠攏，由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向