十、电磁感应(1)
【课题】电磁感应现象及楞次定律
【目标】
1、通过探究得出感应电流与磁通量变化的关系,并会叙述楞次定律的内容。
2、楞次定律内容中“阻碍”二字的含义,感受“磁通量变化”的方式和途径,并用来分析一些实际问题。
【导入】
一、电磁感应现象—感应电流产生的条件
1、内容:只要通过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生.
2、条件:①_____________;②______________________________.
3、磁通量发生变化△ф=ф2-ф1,一般存在以下几种情形:
①投影面积不变,磁感应强度变化,即△ф=△B?S;
②磁感应强度不变,投影面积发生变化,即△ф=B?△S。其中投影面积的变化又有两种形式:
A.处在磁场的闭合回路面积发生变化,引起磁通量变化;
B.闭合回路面积不变,但与磁场方向的夹角发生变化,从而引起投影面积变化.
③磁感应强度和投影面积均发生变化,这种情况少见。此时,△ф=B2S2-B1S1;注意不能简单认为△ф=△B?△S。
二、感应电流方向——楞次定律
1、感应电流方向的判定:方法一:右手定则 ; 方法二:楞次定律。
2、楞次定律的内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3、楞次定律的理解:掌握楞次定律,具体从下面四个层次去理解:
①谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍原磁场的磁通量.
②阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.
③如何阻碍——原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原 磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.
④阻碍的结果——阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少.
4、判定感应电流方向的步骤:
①首先明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向.
②确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量是如何变化的.(是增大还是减小)
③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向——“增反减同”.
④利用安培定则确定感应电流的方向.
5、楞次定律的“阻碍”含义可以推广为下列三种表达方式:
①阻碍原磁通量(原电流)变化.(线圈的扩大或缩小的趋势)—“增反减同”
②阻碍(磁体的)相对运动,(由磁体的相对运动而引起感应电流).—“来推去拉”
③从能量守恒角度分析:能量的转化是通过做功来量度的,这一点正是楞次定律的根据所在,楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
注意:有时应用推广含义解题比用楞次定律本身方便得多。
6、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用
(1)应用现象
(2)应用区别:关键是抓住因果关系
①.因电而生磁(I→B) →安培定则
②.因动而生电(v、B→I安)→右手定则
③.因电而受力(I、B→F安)→左手定则
【导研】
[例1] (芜湖一中2009届高三第一次模拟考试)如图,线圈L1,铁芯M,线圈L2都可自由移动,S合上后使L2中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b,可采用的办法是 ( )
A.使L2迅速靠近L1 B.断开电源开关S
C.将铁芯M插入 D.将铁芯M抽出
[例2](通州市2009届高三查漏补缺专项检测)4.如图所示,Q是单匝金属线圈,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,Q的输出端ab和MN的输入端c、d之间用导线相连,P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈.若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态,则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是( )
[例3] 两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则( )
A.A可能带正电且转速减小 B.A可能带正电且转速增大
C.A可能带负电且转速减小 D.A可能带负电且转速增大
[例4]如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经表示.左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是( )
A.当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点
B.当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点为等电势
C.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点
[例5] 如图所示,光滑固定导体M、N水平放置,两根导体捧P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A、P、Q将互相靠拢 B、P、Q将互相远离
C、磁铁的加速度仍为g D、磁铁的加速度小于g
[例6](选修3-2 第10页T7)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导这种情况下B与t的关系式。
【导练】
1、如图所示,一条形磁铁从静止开始穿过采用双线绕成的闭合线圈,条形磁铁在此过程中做( )
A.减速运动B.匀速运动
C.自由落体运动D.非匀变速运动
2、(南通市2008届高三第三次调研测试)如图所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是( )
A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动
B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动
C.圆盘在磁场中向右匀速平移 D.匀强磁场均匀增加
3、(江苏省盐城市2009届高三上学期第一次调研考试)6.如图所示,在直导线下方有一矩形线框,当直导线中通有方向如图示且均匀增大的电流时,线框将( )
A.有顺时针方向的电流 B.有逆时针方向的电流
C.靠近直导线 D.远离直导线
4、(宿迁市09学年高三年级第一次调研测试)3.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合电键的瞬间,铝环向上跳起.若保持电键闭合,则 ( )
A.铝环不断升高
B.铝环停留在某一高度
C.铝环跳起到某一高度后将回落
D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变
5、(普陀区09高三年级物理学科期末调研试卷)如图所示,有一通电直导线MN,其右侧有一边长为L的正方形线圈abcd,导线与线圈在同一平面内,且导线与ab边平行,距离为L。导线中通以如图方向的恒定电流,当线圈绕ab边沿逆时针方向(从上往下看)转过角度θ(θ<90°)的过程中,线圈中产生感应电流的方向为________方向(选填“abcda”或“adcba”);当线圈绕ab边转过角度θ=________时,穿过线圈中的磁通量 最小。
6、动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象.如图(a)是话筒原理图,(b)是录音机的录、放原理图,由图可知( )
A、话筒工作时磁铁不动线圈移动而产生感应电流.
B、录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流.
C、录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场.
D、录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场.
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