第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律(含實(shí)驗(yàn)14　探究影響感應(yīng)電流方向的因素)
1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件并會(huì)分析解決實(shí)際問(wèn)題。2.會(huì)根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,會(huì)應(yīng)用楞次定律的推論分析問(wèn)題。3.能綜合應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律解決實(shí)際問(wèn)題。
1.磁通量。(1)磁通量。①定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的_______。②公式:Φ=_______(B⊥S);單位:韋伯(Wb)。③矢標(biāo)性:磁通量是_______,但有正負(fù)。(2)磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1。
考點(diǎn)1　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　感應(yīng)電流方向的判斷
2.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)體回路中有________產(chǎn)生的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。①閉合導(dǎo)體回路;②_______發(fā)生變化。
3.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______。(注?:阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量的變化過(guò)程)(2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。4.右手定則。(1)內(nèi)容:伸開(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_______從掌心進(jìn)入,并使拇指指向_________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)線___________產(chǎn)生感應(yīng)電流。
5.實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素。
(1)穿過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)有關(guān)( )(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反( )(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化( )(4)右手定則常用于判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向( )
考向2　實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素【典例2】　為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,某實(shí)驗(yàn)小組將電池、線圈A、線圈B、滑動(dòng)變阻器、靈敏電流計(jì)、開(kāi)關(guān)按照如圖所示的方式連接。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針右偏。由此可知:
(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P迅速向右移動(dòng)時(shí),靈敏電流計(jì)的指針________ (填“左偏”“不動(dòng)”或“右偏”)。(2)將線圈A拔出時(shí),靈敏電流計(jì)的指針_____(填“左偏”“不動(dòng)”或“右偏”),此時(shí)線圈A與線圈B中電流的繞行方向______(填“相同”或“相反”)。
解析　(1)如果在閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下,說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí),電流計(jì)指針向右偏。合上開(kāi)關(guān)后,將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向右移動(dòng)時(shí),接入電路的電阻變小,電流增大,穿過(guò)線圈的磁通量增大,電流計(jì)指針將向右偏。(2)將線圈A拔出時(shí),穿過(guò)B的磁通量減小,電流表指針向左偏;根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”可知此時(shí)兩線圈中的電流流向相同。
答案　(1)右偏　(2)左偏　相同
考向3　感應(yīng)電流方向的判斷1.判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程。
2.感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法。方法一:用楞次定律判斷。
方法二:用右手定則判斷。該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向:(1)掌心——磁感線穿入;(2)拇指——導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向;(3)四指——感應(yīng)電流的方向。
【典例3】　(2023·海南卷)汽車測(cè)速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,汽車可簡(jiǎn)化為一個(gè)矩形線圈abcd,埋在地下的線圈分別為1、2,通上順時(shí)針(俯視)方向電流,當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)線圈時(shí)(　　)A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上B.汽車進(jìn)入線圈1過(guò)程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC.汽車離開(kāi)線圈1過(guò)程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD.汽車進(jìn)入線圈2過(guò)程受到的安培力方向與速度方向相同
解析　由右手螺旋定則可知,線圈1、2形成的磁場(chǎng)方向都是豎直向下的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;汽車進(jìn)入線圈1時(shí),線圈abcd中向下的磁通量增大,由楞次定律可判斷,線圈abcd中的感應(yīng)電流方向與線圈1反向,是逆時(shí)針,即感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb,同理,汽車離開(kāi)線圈1時(shí),線圈abcd中向下的磁通量減小,線圈abcd中的感應(yīng)電流方向是順時(shí)針,即感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;安培力為阻力,與速度方向相反,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【典例4】　(2023·江蘇卷)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心,棒的中點(diǎn)A位于磁場(chǎng)區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。O、A、C點(diǎn)電勢(shì)分別為φO、φA、φC,則(　　)A.φO>φCB.φC>φAC.φO=φAD.φO-φA=φA-φC
解析　導(dǎo)體棒OA段旋轉(zhuǎn)切割磁感線,根據(jù)右手定則可知φO>φA;AC段不切割磁感線,屬于等勢(shì)體,則φA=φC,故φO>φA=φC,A項(xiàng)正確。
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引起感應(yīng)電流的原因,列表說(shuō)明如下。
考點(diǎn)2　楞次定律的拓展應(yīng)用
【典例5】　(2020·全國(guó)卷Ⅲ)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時(shí)靜止。將圖中開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到(　　)A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.撥至M端時(shí)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向右運(yùn)動(dòng)D.撥至M端時(shí)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向左運(yùn)動(dòng)
解析　無(wú)論開(kāi)關(guān)S撥至哪一端,當(dāng)把電路接通一瞬間,左邊線圈中的電流從無(wú)到有,電流在線圈軸線上的磁場(chǎng)從無(wú)到有,從而引起穿過(guò)圓環(huán)的磁通量突然增大,根據(jù)楞次定律(增反減同),右邊圓環(huán)中產(chǎn)生了與左邊線圈中方向相反的電流,異向電流相互排斥,所以無(wú)論哪種情況,圓環(huán)均向右運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)正確。
【典例6】　(多選)如圖所示,光滑固定的金屬導(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(gè)閉合回路。已知重力加速度為g,則當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)(　　)A.P、Q將相互靠攏B.P、Q將互相遠(yuǎn)離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度小于g
解析　方法一　設(shè)磁鐵下端為N極,如圖所示,根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向如圖所示,根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向?？梢?jiàn),P、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律,磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時(shí),根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果。A、D兩項(xiàng)正確。
方法二　根據(jù)楞次定律的另一表述——感應(yīng)電流的效果,總要反抗產(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。A、D兩項(xiàng)正確。
安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用對(duì)比
考點(diǎn)3　“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用
【典例7】　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(　　)①向右加速運(yùn)動(dòng)　②向左加速運(yùn)動(dòng)?、巯蛴覝p速運(yùn)動(dòng)?、芟蜃鬁p速運(yùn)動(dòng)A.①②B.①④ C.②③D.②④

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