第1讲 电磁感应现象 楞次定律
(对应学生用书第153页)
电磁感应现象
1.电磁感应现象
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．
2．产生感应电流的条件
(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．
【针对训练】
1.
图9－1－1
如图9－1－1所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应电流，下列方法中不可行的是( )
A．将线圈向左平移一小段距离
B．将线圈向上平移
C．以ab为轴转动(小于90°)
D．以ac为轴转动(小于60°)
【解析】 当线圈向左平移一小段距离时，穿过闭合电路abdc的磁通量变化(减小)，有感应电流产生，A正确；将线圈向上平移时，穿过闭合电路的磁通量不变，无感应电流，B错误；以ab为轴转动小于90°和以ac为轴转动小于60°时，穿过闭合电路的磁通量都是从最大减小，故有感应电流，C、D正确．
【答案】 B
感应电流方向的判断
1.楞次定律
(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
(2)适用范围：一切电磁感应现象．
2．右手定则
(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向．
(2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流．
【针对训练】
2．如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )
【解析】 先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极．A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确．
【答案】 CD
(对应学生用书第154页)
电磁感应现象发生的条件
1.磁通量的物理意义
(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．
(2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．
2．磁通量发生变化的三种常见情况
(1)磁场强弱不变，回路面积改变．
(2)回路面积不变，磁场强弱改变．
(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．
(2012·杭州模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图9－1－2所示连接．下列说法中正确的是( )
图9－1－2
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
【审题视点】 能够引起线圈B中磁通量发生变化的因素有三点：
(1)电键的闭合和断开．
(2)电键闭合后，线圈A插入或拔出．
(3)电键闭合后，滑片P左、右滑动．
【解析】 电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．
【答案】 A
【即学即用】
1.
图9－1－3
在图9－1－3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是( )
A．a、b两个环 B．b、c两个环
C．a、c两个环 D．a、b、c三个环
【解析】 当滑片左右滑动时，通过a、b的磁通量变化，而通过c环的合磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流．故A对．
【答案】 A
楞次定律的理解和应用
1.楞次定律中“阻碍”的含义
2．楞次定律的使用步骤
(2012·上海高考)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图9－1－4所示．已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
图9－1－4
(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．
(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．
【审题视点】 (1)由磁铁运动的方向确定磁通量的变化情况，由楞次定律确定线圈的N极、S极．
(2)由指针偏转的方向确定电流方向．由安培定则确定线圈导线的绕向．
【解析】 (1)将磁铁N极向下插入L时，根据楞次定律L的上方应为N极．由电流计指针向左偏转，可确定L中电流由b端流入，根据安培定则，俯视线圈，电流为逆时针，线圈绕向为顺时针．
(2)将磁铁远离L，由楞次定律，线圈L上方仍为N极，由于
此时电流计指针向右偏转，可确定L中电流由a端流入．根据安培定则，俯视线圈，电流为逆时针，线圈绕向也为逆时针．
【答案】 (1)顺时针 (2)逆时针
楞次定律的推广应用
推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．其具体方式为：
(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．
(2)阻碍相对运动——“来拒去留”．
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．
【即学即用】
2．如图9－1－5所示为一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是( )
图9－1－5
A．沿逆时针方向
B．沿顺时针方向
C．先沿逆时针方向后沿顺时针方向
D．先沿顺时针方向后沿逆时针方向
【解析】 由于带正电的粒子没有沿直径运动，所以它产生的磁场的磁感线穿过圆环时不能抵消，所以穿过圆环的磁通量开始时向外增加，然后向外减少，根据楞次定律，圆环中感应电流的方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故D正确．
【答案】 D
(对应学生用书第155页)
楞次定律的综合应用
1.规律比较
基本现象
应用的规律
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流的作用
左手定则
电磁
感应
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律
2.应用技巧
四种记忆方法：
(1)“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手．
(2)“通电受力用左手，运动生电用右手”．
(3)“力”的最后一笔“”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“”方向向右，用右手．
(4)直接记住“左力右感”．
如图9－1－6所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中( )
图9－1－6
A．有感应电流，且B被A吸引
B．无感应电流
C．可能有，也可能没有感应电流
D．有感应电流，且B被A排斥
【潜点探究】 (1)导线MN切割磁感线运动时，应用右手定则来判断感应电流的方向．
(2)结合导线MN的运动情况判断电磁铁A的磁场变化及通过金属环B的磁通量的变化情况．
(3)利用楞次定律判断金属环B中电流方向及磁场方向，从而确定B的受力情况．
【规范解答】 MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．
【答案】 D
【即学即用】
3.
图9－1－7
如图9－1－7所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)．当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力
方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是( )
A．摩擦力方向一直向左
B．摩擦力方向先向左、后向右
C．感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针
D．感应电流的方向顺时针→逆时针
【解析】 穿过线圈的磁通量先向上方向增加，后减少，当线圈处在磁铁中间以后，磁通量先向下方向增加，后减少，所以感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针，故C正确，D错误；根据楞次定律可以判断：磁铁向右移动过程中，磁铁对线圈有向右的安培力作用，所以摩擦力方向向左，故A正确，B错误．
【答案】 AC
(对应学生用书第156页)
●产生感应电流的条件
1．如图所示，能产生感应电流的是( )
【解析】 A图中线圈没闭合，无感应电流；B图中磁通量增大，有感应电流；C图中导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，也无感应电流；D图中的磁通量恒定，无感应电流．故选B.
【答案】 B
●楞次定律的理解和应用
2．(2012·苏州模拟)在一根较长的铁钉上，用漆包线绕上两个线圈A、B，将线圈B的两端接在一起，并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方，如图9－1－8所示．下列判断正确的是( )
图9－1－8
A．开关闭合时，小磁针不发生转动
B．开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向里转动
C．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向里转动
D．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向外转动
【解析】 开关保持接通时，A内电流的磁场向右；开关断开时，穿过B的磁感线的条数向右减少，因此感应电流的磁场方向向右，感应电流的方向由C到D，CD下方磁感线的方向垂直纸面向里，小磁针N极向里转动．
【答案】 C
●右手定则的应用
3.
图9－1－9
(2012·渭南模拟)在北半球，地磁场的水平分量由南向北，竖直分量竖直向下．北京平安大街上，如图9－1－9，某人骑车从东往西行驶，则下列说法正确的是( )
A．自行车左车把的电势比右车把的电势高
B．自行车左车把的电势比右车把的电势低
C．图中辐条AB此时A端比B端的电势高
D．图中辐条AB此时A端比B端的电势低
【解析】 从东往西，车把切割地磁场的竖直分量，由右手定则知左车把电势高，而辐条切割水平分量，B端电势高，即A、D正确．
【答案】 AD
●楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用
4．(2012·延安模拟)如图9－1－10所示，通电直导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁场力，则cd中电流的变化情况是( )
图9－1－10
①cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流 ②cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流 ③cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流 ④cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
【解析】 若ab受到向左的磁场力，根据楞次定律知金属框和ab围成的回路中的磁通量一定在增加，故不论c→d中电流方向怎样，c→d中的电流一定是增大的，故②、④正确．
【答案】 D
5.
图9－1－11
如图9－1－11所示，闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现ab边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是( )
A．水平向右平动
B．水平向左平动
C．竖直向上平动
D．竖直向下平动
【解析】 ab边受到的力向上，由左手定则可知，ab上电流的方向由b→a，由楞次定律可得，线框内的磁通量在增加，磁场向右运动，A项正确，B项错误；当磁场上下运动时，线框内的磁通量不变化，不产生感应电流，C、D项错误．
【答案】 A
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