电磁感应定律楞次定律
教学目标
1．知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件．
2．会运用楞次定律和左手定则判断感应电流的方向．
3．会计算感应电动势的大小（切割法、磁通变化法）．
教学重点、难点分析
1．在学科知识中的地位
电磁感应一章主要解决三个基本问题：
而楞次定律解决了感应电流的方向判断问题，法拉第电磁感应定律用于计算感应电动势的大小，而感应电流的大小只需运用闭合电路欧姆定律即可确定．因此，楞次定律、法拉第电磁感应定律是电磁感应一章的重点．另外，电磁感应的规律也是自感、交流电、变压器等知识的基础，因而在电磁学中占据了举足轻重的地位．
2．在高考中的地位
在考试说明中，楞次定律、法拉第电磁感应定律都属B级要求，每年的高考试题中都会出现相应考题，题型也多种多样，在历年高考中，以选择、填空、实验、计算各种题型都出现过．分值占全卷的比例约为5％～8％（其中在1990年、1995年的高考中占到16％、17％的比例），属高考必考内容．同时，由电磁感应与力学、电学知识相结合的题目更是高考中的热点内容，题目内容变化多端，需要学生有扎实的知识基础，又有一定的解题技巧，因此在复习中要重视这方面的训练．
3．电磁感应现象及规律在复习中并不难，但是能熟练应用则需要适量的训练．关于楞次定律的推广含义、法拉第电磁感应定律在应用中何时用其计算平均值、何时要考虑瞬时值等问题都需通过训练来达到深刻理解、熟练掌握的要求，因此要根据具体的学情精心选择一些针对性强、有代表性的题目组织学生分析讨论达到提高能力的目的．教学过程设计
一、楞次定律及其推广
复习引入：
在复习楞次定律的过程中，应理解、掌握以下几点：
（1）“阻碍”不是阻止．
（2）“阻碍”的不是磁感强度B，也不是磁通，而是阻碍穿过闭合回路的磁通
变化．
（3）由于“阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化．
（4）楞次定律强调的是感应电流的方向，感应电流的磁场阻碍原磁通的变化．我们可将其含义推广为：感应电流对产生的原因（包括外磁场的变化、线圈面积的变化、相对位置的变化、导体中电流的变化等）都有阻碍作用．因此用推广含义考虑问题可以提高运用楞次定律解题的速度和准确性．
[例1]如图3-8-1所示，蹄形磁铁的N、S极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，若磁铁按图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是：
[ ]
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
C．线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致．
D．线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于磁铁的转速．
师：本题目中由于磁铁转动，就使穿过线圈的磁感线数目发生变化（开始图3-8-1 转时，
从零增加），因而会产生感应电流，线圈因通有电流又受磁场的作用力（安培力）而转动．这样分析虽然正确，但较费时间．若应用楞次定律的推广意义来判断就省时多了．大家可以试试．具体地说，就是先要解决两个问题：①引起变化的原因是什么？②由于
“阻碍”这个“原因”，线圈表现出来的运动应是怎样的？（学生思考后回答）
（设置这样的定向思维的提问，目的不是了解学生怎样解题，而是着重让学生体会楞次定律的推广含义的具体应用方法．学生很容易回答上述提问：引起的变化原因是线圈转动，由于要
“阻碍”转动，表现为线圈跟着磁铁同向转动，所以，可以排除选项A）
师：进一步推理，线圈由于阻碍铁相对线圈的转动而跟着转起来后，线圈的转速能与磁铁一致吗？（回答：不会一致，若一致就不是阻碍而阻止了）
师：楞次定律的核心是“阻碍”，让我们做出线圈转速小于磁铁转速的结论，因此可以排除选项B．同时，线圈依靠磁铁对线圈施以安培力而跟着转起来后，始终两者转速都不会一样的．（为什么，这个推理请自己用反证法论证）其实这就是异步感应电动机的工作原理．答案：D
[例2] 如图3-8-2，水平导轨上放着一根金属导体，外磁场竖直穿过导轨框．当磁感强度B减小时，金属棒将怎样运动？
师：请大家不光会用楞次定律去分析，更要学会用楞次定律的推广含义去判断．
本题中产生感应电流的原因是外磁场B的减少，使穿过回路的减少．为阻碍减少，
应表现出回路面积增大，所以可动的金属棒ab应向外运动．
指点：本题的分析也可以用逆向思维方法推知感应电流的方向．由于阻碍磁通↓，导体棒
向右运动，作用在导体棒上的安培力方向一定向右，用左手定则可知导体棒中的感应电流方向一定是从b→a．
[例3] 如图3-8-3所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下降，空气阻力不计，则在铜环的运动过程中，下列说法正确的是：
A．铜环在磁铁的上方时，环的加速度小于g，在下方时大于g
B．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g
C．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g
D．铜环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g
师：正确答案是B．本题中引起铜环内产生感应电流的原因是铜环在磁铁的磁场中相对磁铁发生运动，使铜环内先增加后减少，铜环内产生感应电流，磁场对通有感应电
流的铜环又施以磁场力．要判断磁场力的方向，还依赖于对磁铁周围的磁场空间分布的了解．但是用“阻碍引起感应电流的原因”来判断就简捷的多．由于铜环下落而产生感应电流，使铜环受到磁场力，而磁场力一定对铜环的下
[例4] 如图3-8-4所示，当磁铁竖直向下穿向水平面上的回路中央时（未达到导轨所在平面），架在导轨上的导体棒P、Q将会怎样运动？（设导轨M、N光滑）P、Q对导轨M、N的压力等于P、Q受的重力吗？
师：除了直接用楞次定律判断外，请用阻碍相对运动来分析．（经过上面几题的指导，学生肯定会判断．）
生：由于磁铁靠近回路使回路中↑，则为使阻碍增加，P、Q一定向回路内侧运动，
即回路面积会缩小．另一方面，欲使回路阻碍磁铁向下靠近，回路应向下后退，但因“无路可退”而使回路与支承面，P、Q与导轨之间都压得更紧！因此P、Q对导轨施加的压力大于P、Q受的重力．
[例5]如图3-8-5所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上．今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流I突然增大时，线框整体受力情况为：
[]
A．受力向右 B．受力向左
C．受力向上 D．受力为零
分析：首先判断由于电流I增大使穿过回路abcd的磁通量增大还是减小．由于
线框位置偏向导线左边，使跨在导线左边的线圈面积大于右边面积，线圈左边部分内磁感线穿出，右边部分内磁感线穿入，整个线框中的合磁通是穿出的，并且随电流增大而增大．
再用“阻碍磁通变化”来考虑线框受磁场力而将要发生运动的方向．显然线框只有向右发生运动，才与阻碍合磁通增加相符合，因此线框受的合磁场力应向右．正确选项为A．
说明；以上5个例题都可以按楞次定律的应用步骤去分析．而我们特意采用了楞次定律含义的推广：“阻碍使变化的原因”去判断，意图是让大家缩简思维活动程序，
提高做题速度，加深对楞次定律中“阻碍”含义的理解．但同时需注意的是，绝不能用简化方法代替基本方法，基本方法能使我们对电磁感应的发生过程了解得更细致，而简化方法只能快速地看到电磁感应的结果，在答题时显示出简捷性和灵活性．
楞次定律中的“阻碍”作用也导致了电磁感应过程中能量的转化，因而电磁感应过程就是能量转化的过程．因此，运用楞次定律也可判断能量的转化．
[例6]如图3-8-6所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则以下说法正确的是
A．A、B两点等高 B．A点高于B点
C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
师：铜环进入磁场又离开磁场的两个过程，铜环中的磁通都是变化的，故产生感应电流．现进一步分析，铜环在摆动中机械能守恒吗？（学生回答．）
师；此题的思维过程为：由于铜环进入、离开磁场的过程中都有磁通的变比，一定会产生感应电流，一定会使铜环受到安培力作用，而安培力一定阻碍铜环相对磁场的进、出运动．正因铜环需克服安培力做功→使铜环的机械能转化为电能→铜环做减幅振动．因而正确答案为B．
同学们还可思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？（答案一样）只要将铜片或铜球看成是许多并联在一起的铜环即可，它们都会产生感应电流（涡流），使自身发热，机械能损失．这种由于电磁感应而使振动的机械能减小的因素叫电磁阻尼．在磁电式仪表中，为防止仪表通电后指针偏转到某处后来回振动，就利用了这种电磁阻尼原理．反之，若不希望振动的机械能由于电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生的感应电流很小的措施．
最后还需指出的是楞次定律与右手定则的关系．两者是一般规律与特殊规律的关系．各种产生感应电流的情况下都可用楞次定律判断其方向，而用右手定则只用于判断闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向．
二、法拉第电磁感应定律
引入：“由于磁通量的变化，使闭合回路中产生感应电流”，这只是表现出来的电磁感应现象，
而其实质是由于磁通量的变化，使闭合回路中产生了电动势——感应电动势．感应电动势
比感应电流更能反映电磁感应的本质．而法拉第电磁感应定律就解决了感应电动势大小的决定因素和计算方法．
法拉第电磁感应定律：在电磁感应现象中产生的感应电动势大小，
圈匝数，做为特例，当回路中的一部分导体做切割磁感线运动时，运用法拉第电磁感应定律可
推出感应电动势为=Blv⊥，v⊥为有效切割速度．
用磁通变化计算感应电动势常见有三种情况：
导体“切割”计算感应电动势时要区分两种切割时的算法：
（见图3-8-7）
的算术平均值．
[例1]用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图 3-8-8所示，当磁场以每秒10T的变化率增强时，线框中点 a、b两点电势差U ab是多少？
设问：本题显然是属于磁场变化、线圈面积不变而产生感应电动势的问题．但所求的U ab等于a、b两点间的感应电动势吗？此回路的等效电路应为怎样的？哪一部分相当于电源，哪一部分相当于外电路？
（学生经过以上几个问题的分析，都会画出等效电路图并求解U ab．）
等效电路如图3-8-9所示．方形线框的左半部分内磁通变化，产生感应电动势，故左半部分相当于电源，右半部分相当于外电路，且内外电阻相等（图中用r表示）．
再提问：本题的计算中，S应取回路面积还是回路中的磁场面积？（让学生讨论后回答．这是本题的一个知识陷阱）
启发：计算磁场的磁通量，应该用什么面积（S）？——回答是用磁场的面积．因
而本题中计算磁通变化△=△（BS）=S△B当然同
用楞次定律判断知感应电流是从左半边线框的b点流出，a点流入，b点相当于电源的正极，故U b＞U a，所以
U ab=-U=-0.1V
说明：在电磁感应与电路计算的习题中，只要把电源部分和外电路区分开，找出等效电路，然后利用法拉第电磁感应定律求电动势．利用闭合电路欧姆定律和串联关系进行求解是解决这类问题应采用的一般方法．
[例2] 如图3-8-10所示，导线全都是裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感强度为B．一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路中的定值电阻为R，其余电阻不计．求：
MN从圆环的左端滑到右端的全过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过R的电量q．
设问：此题属磁通变化类型还是切割类型？
（学生会一看就说是切割类型的．）
再问：你能用=Blv计算出感应电动势吗？
（让学生经讨论后达到共识：因有效切割长度在不断变化，且为非线性变化，故难以用上式计算出平均感应电动势．）
师：本题难以用特例公式=Blv计算，可从一般情况看，MN向右运动，使回路中的磁通不断减少，可以用法拉第电磁感应定律求平均电
追问：本题中何时感应电流最大？感应电流最大值为多少？
学生：当MN运动到圆环中央时，有效切割长度最长，等于圆环直径2r，这时感应电动势最大，回路中感应电流最大．最大值为
反思：想一想，感应电流的平均值I为什么不等于最大电流I max与最小电流I min=0的算术平均值？（因I是非线性变化的．）
说明：在电磁感应现象中流过电路的电量
此式具有一般意义．用此式计算电量q时，电流强度应该用平均值，而非有效值，更不能用最大值．这是因为此式是根据电流强度的定义式
再加一问：为使MN能保持匀速运动，需外加的拉力是恒力还是变力？
生：使MN保持匀速运动，应满足合力为零的平衡条件，而MN运动中产生感应电流，磁场会对MN施加安培力阻碍MN的运动，因此外力应与安培力二力平衡．又因为MN中的感应电流I是变化的，所以安培力F=BIl也是变化的，需要外力也随之变化．师：若要求计算外力的最大功率，你又应该怎样思考？
生：首先确定何时外力的功率最大．由前面的分析，当MN运动到圆环中央位置时电流最大，则此时安培力也最大，所需外力最大，由P=Fv知，外力的功率最大．由此可以计算最大功率为
问：还有其它算法吗？（提示：若从能量转化角度考虑可以怎样计算？）
生：外力做多少功，就产生多少电能，电路就产生多少焦耳热．因此还可以根据P外力=P电计算：
[例3] 如图3-8-11所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度
不计电阻，不计摩擦阻力，宽度l=0.5m，在导轨上浮放着一金属棒MN，电阻R0=0.1Ω，并用水平细线通过定滑轮悬吊着质量 M=2kg的重物．导轨上的定值电阻R=0.4Ω，与P、Q端点相连组成回路．又知PN长d=0.8m，求：从磁感强度为B．开始计时，经过多少时间金属棒MN恰能将重物拉起？
（题目条件较多，要给学生审题时间．）
师：本题属于磁通变化型．首先请一位学生简述一下物理情景．
物理情景是：由于磁通变化使回路中产生感应电流，方向由M→N，根据左手定则判断，MN棒将受方向向左的安培力作用，当F安≥mg时，重物被拉起．
师：物体刚刚被拉离地面时的临界条件一定为F安-mg=0时，即F安=mg．那么在此之前，MN棒未动，则回路面积S不变，仅仅是磁场B变化．由题意推知，在此过程中，安培力一定是逐渐增大的．那么，究竟是什么原因导致安培力F安增大呢？
显然只能是因B不断增大而使F安变大的．
师：根据以上推理和题意，磁感强度随时间t变化的函数表达式应写为何种形式？
生：根据题意，B是均匀变化的，应为线性函数，又由以上推理知
师：对．以下就可根据重物被拉起的临界条件确定该时刻的磁感强度B t，再由上式确定物体被拉起的时刻t．请同学们自己计算一下．（并让一同学到黑板上写出过程）
物体刚被拉起时：F安=mg
再代入B=B0+0.1t得t=495s
说明：①本题中经过分析判断写出B的函数式，是运用了数学知识表达物理规律的体现，这种能力也是高考说明中要求的．②本题分析的是金属棒MN尚未运动之前的情况，回路中只有外磁场的磁感增强引起的磁通变化，而无“切割”，即只有“感生”而无“动生”．当MN棒与重物一起运动以后，由于回路面积减小，同时B↑，回路中磁通变化规律就不好定性分析了．
[例4] 如图3-8-12所示，匀强磁场中固定的金属框架ABC，导体棒DE
在框架上沿图示方向匀速平移，框架和导体棒材料相同、同样粗细，接触良好．则
[ ]
A．电路中感应电流保持一定
B．电路中磁通量的变化率一定
C．电路中感应电动势一定
D．棒受到的外力一定
分析：本题属于切割型．DE棒相当于电源，电路中的有效切割长度L不断增大，由
= Blv知，感应电动势随之增大，而非定值．所以选项C错．
又因为本题的回路中磁通变化就是DE棒做“切割”运动而引起的，
所以选项B错．
设问：电路中的感应电流由什么因素确定？
师：对．但是随着DE棒运动，回路中=Blv随L增大，回路的总电阻R总也随回路总边长增加而增大，你下一步怎样做才能分析感应电流变还是不变？
学生：计算
师：请自己计算一下感应电流的瞬时值，以便能确定它是否随时间变化．
（学生活动：在座位上运算．）
师：请一位同学说一下是怎样算的．
学生：先计算DE棒在任意时刻t在电路中的有效切割长度l=2·vt·tanθ，θ为顶
角B的一半．再代入=Blv求出感应电动势：=B·2vt·tanθ，而电路的总电阻
与电路总周长成正比．设该电路材料单位长度的电阻为R0，则此时电路总电阻为R=R0（2vt·tanθ+
从上面推导的结果看出，I与时间t无关．上式中各量均为定值，因而I也为定值，A 项对
师：分析正确．其实还可以用更简捷的思维方式，即分析的增量
恒量，反之则为变量．按此思路考虑，当DE运动一段位移后，电路中有效切割长度增加
了△l，而电动势增量△∝△l；另一方面，回路增加的长度2ab+△l也与△l成正
比（见图3-8-13），即回路中切割长度每增加△l时，回路总长度都增加相同的2ab+△l，而回路电阻增量与回路
确．显然，这种推理方式无需计算，能省时间．这是一种半定量式的分析．由于本题是选择题，要求我们尽快做出判断，因而无需经仔细计算后再得结论，只要找到比例关系即可．一般来说，高考中的选择题不考那种需经复杂计算才能做出判断的题，即无需“小题大做”，充其量有半定量分析和简单的计算．
最后，关于棒受的外力应该根据什么关系确定？
生：根据DE棒匀速运动，应满足受力平衡关系，即外力与棒受到的安培力相等．而安培力F=BIl随L变化，故外力也随之变化．
师：对．根据公式F=BIl计算安培力时，为什么不是将DE棒的总长度代入公式分析而是只考虑回路中的那一部分长度？
生：因DE棒上只有接入回路的那部分才有电流通过，而磁场是对通电导体施以安培力的．
师：安全正确．本题的D选项是错的．如果概念不清楚，会在D选项的判断上出现失误的．我们平时的练习中，一定要重视基本知识，基本规律、基本方法，而不要只会背公式、套公式，那样就学不好物理．
同步练习
一、选择题
1．如图3-8-14所示，线框ABCD和abcd可分别绕竖直轴转动，当线框abcd绕轴逆时针转动（俯视，下同），则（开始时两线圈同平面）
[ ]
A．绕框ABCD有感应电流，方向ABCDA，线框顺时针转动
B．感应电流方向为ABCDA，线框逆时针转动
C．感应电流方向为ADCBA，线框顺时针转动
D．感应电流方向为ADCBA，线框逆时针转动
2．弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下做简谐振动．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图3-8-15所示，观察磁铁的振幅，将会发现：
[ ]
A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变
B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C．S闭合或断开时，振幅的变化相同
D．S闭合或断开时，振幅不会改变
3．如图3-8-16所示为两组同心闭合线圈的俯视图，若内线圈通有图示的I1，方向的电流，则当I1增大时，外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到安培力F的方向分别是： [ ]
A．I2顺时针方向，F沿半径指向圆心
B．I2顺时针方向，F沿半径背离圆心向外
C．I2逆时针方向，F沿半径指向圆心
D．I2逆时针方向，F沿半径背离圆心向外
4．如图3-8-17所示，通有稳恒电流的螺线管竖直放置，闭合铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平．铜环先后经过轴线1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3．位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离．则[ ]
A．a1＜a2=g B．a3＜a1＜g
C．a1=a3＜a2 D．a3＜a1＜a2
5．如图3-8-18所示，粗细均匀的电阻为r的金属圆环，放在图示
属棒ab放在圆环上，以速度v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两棒电势差为 [ ]
6．如图 3-8-19所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒 ab以水平的初速v0抛出，设在整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是： [ ]
A．越来越大 B．越来越小
C．保持不变 D．无法判断
二、非选择题
7．A、B两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径为r A=2r B，内有如图3-8-20
所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀地减小，则A、B环中感应电动势之比为
A∶B=______，产生的感应电流之比为I A∶I B=______．
8．如图3-8-21所示，面积为0.2m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面．磁感强度随时间变化的规律是B=（6-0.2t）T，已知R1=4Ω，R2=6Ω，电容C=3OμF．线圈A的电阻不计．求：
（1）闭合S后，通过R2的电流强度大小和方向．
（2）闭合S一段时间后再断开S，S断开后通过R2的电量是多少？
参考答案
1．B 2．A 3．D 4．ABD 5．D 6．C 7．1∶1，1∶2 8．①0.4A，a→b，②7.2×10-5C．
电磁感应现象楞次定律练习题 1.发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。 2．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图所示， 若用力使导体EF向右运动，则导体CD将（） A．保持不动 B．向右运动 C．向左运动 D．先向右运动，后向左运动 3．如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有 ( ) A．闭合电键K B．闭合电键K后，把R的滑片右移 C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 D．闭合电键K后，把Q靠近P 4．如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图，其中P是一个变压器铁芯，入户的两根电线(火线和零线)采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后再接入户内的用电器．Q是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出，它是串联在本图左边的火线和零线上，开关断开时，用户的供电被切断)，Q接在铁芯 另一侧副线圈的两端a、b之间，当a、b间没有电压时，Q使得脱 扣开关闭合，当a、b间有电压时，脱扣开关即断开，使用户断电． (1)用户正常用电时，a、b之间有没有电压？ (2)如果某人站在地面上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？为什么？ 5．如图所示为闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是( ) 6.如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与 螺线管截面平行。当电键S接通瞬间，两铜环的运动情况是( ) A．同时向两侧推开 B．同时向螺线管靠拢 C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体 判断
感应电流方向的判断楞次定律 一、基础知识 （一）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)适用情况：所有的电磁感应现象． 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 感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向． (2)适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流． 3、利用电磁感应的效果进行判断的方法： 方法1：阻碍原磁通量的变化——“增反减同”． 方法2：阻碍相对运动——“来拒去留”． 方法3：使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” 方法4：阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. （二）利用楞次定律判断感应电流的方向 1、楞次定律中“阻碍”的含义 2、楞次定律的使用步骤 （三）“一定律三定则”的应用技巧 1、应用现象及规律比较 2 无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断． “电生磁”或“磁生电”均用右手判断． 二、练习
1、下列各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，其中正确的是 ( ) 2、如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看) ( ) A．沿顺时针方向 B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C．沿逆时针方向D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向 3、如图所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为( ) A．内环顺时针，外环逆时针 B．内环逆时针，外环顺时针 C．内、外环均为顺时针D．内、外环均为逆时针 4、如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时( ) A．a端聚积电子 B．b端聚积电子 C．金属棒内电场强度等于零 D．U a>U b 5、金属环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放， 在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环( ) A．始终相互吸引 B．始终相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 6、如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R 的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将( ) A．静止不动 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向 答案C
2020高考物理 电磁感应定律 楞次定律（含答案） 1.如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3－1 2BS B.3＋1 2NBS C. 3＋1 2 BS D. 3－1 2 NBS 答案 C 2.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一，如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是( ) A ．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B ．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C ．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D ．待测工件可以是塑料或橡胶制品 答案 ABC 3.如图所示，ab 为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a 点在纸面内转动；S 为以a 为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b 端与金属环保持良好接触；A 为电流表，其一端与金属环相连，一端与a 点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab 杆的位置如图所示，则此时刻( )
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右 D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零 答案A 4．(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝。闭合开关S的瞬间() A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动 D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 答案AB 5．如图所示，矩形金属线框abcd放在水平桌面上，ab边和条形磁铁的竖直轴线在同一竖直平面内，现让条形磁铁沿ab边的竖直中垂线向下运动，线框始终静止。则下列说法正确的是()
第九章电磁感应 [学习目标定位] 考查的题型一般多为选择，考查的难度中等，试题的 第1单元电磁感应现象__楞次定律 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 表述1 闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。 表述2 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 3．楞次定律 (1)内容：感应电流具有这样的方向，即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。 4．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；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时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。 [试一试] 2．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图9－1－4所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
图9－1－4 A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电 C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电 解析：选D 由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针，线圈下端为电源正极，所以流过R的电流方向为从b向a，电容器下极板带正电，故D正确，A、B、C错误。 [例1] (2011·上海高考)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中( ) A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B．感应电流的方向一直是逆时针 C．安培力方向始终与速度方向相反 D．安培力方向始终沿水平方向 [例2] 如图9－1－6所示，水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向外。半圆形铝框从直径处于水平位置时，沿竖直平面由静止开始下落。不计阻力，a、b两端落到地面的次序是( ) 图9－1－6 A．a先于b B．b先于a C．a、b同时落地D．无法判定
第九章电磁感应 课时作业27电磁感应现象楞次定律 时间：45分钟满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′) 图1 1．如图1所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面，而且处在两导线的中央，则() A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零 B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零 C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等 D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析：两电流同向时，在线圈范围内，产生的磁场方向相反，大小对称，穿过线圈的磁通量为零，A正确，BCD不正确． 答案：A 图2 2．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图2所示，若用力使导体EF向右运动，则导体CD将() A．保持不动 B．向右运动 C．向左运动 D．先向右运动，后向左运动 解析：当EF向右运动时，由右手定则，有沿FECD逆时针方向的电流，再由左手定则，
得CD受力向右，选B.本题也可以直接由楞次定律判断，由于EF向右，线框CDFE面积变大，感应电流产生的效果是阻碍面积变大，即CD向右运动． 答案：B 图3 3．如图3所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有() A．闭合电键K B．闭合电键K后，把R的滑片右移 C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 D．闭合电键K后，把Q靠近P 解析：当闭合电键K时，Q中的磁场由无变有，方向向右，由楞次定律，Q产生的感应电流方向如题图，A正确．闭合电键K后，把Q靠近P时，Q中的磁场变强，方向向右，由楞次定律，Q产生的感应电流方向如题图，D正确，B、C不正确． 答案：AD 图4 4．如图4所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是() A．两金属环将相互靠拢 B．两金属环将相互分开 C．磁铁的加速度会大于g D．磁铁的加速度会小于g 解析：当条形磁铁自由下落时，金属圆环中的感应电流产生的效果总是阻碍磁通量增大，阻碍磁铁发生相对运动，磁铁加速度小于g，同时，金属圆环向远处运动，有使磁通量变小的趋势，B、D正确． 答案：BD
h 感应电流方向的判断 楞次定律 一、基础知识 （一）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)适用情况：所有的电磁感应现象． 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，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流 的方向． (2)适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流． 3、利用电磁感应的效果进行判断的方法： 方法1：阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．方法2：阻碍相对运动——“来拒去留”． 方法3：使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”方法4：阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. （二）利用楞次定律判断感应电流的方向1、 楞次定律中“阻碍”的含 义 2、 楞次定律的使用步骤
n d A l l t h i n （三）“一定律三定则”的应用技巧1、应用现象及规律比较基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则部分导体做切割磁感线运动右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化 楞次定律 2、应用技巧无论是“安培力 ”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．“电生磁”或“磁生电”均用右手判断． 二、练习 1、下列各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，其中正确的是 ( ) 答案 CD 解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C 选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．线圈的上端为S 极，磁铁与线圈相互排斥．运用以上分析方法可知，C 、D 正确． 2、如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看) ( ) A ．沿顺时针方向 B ．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C ．沿逆时针方向 D ．先沿逆时针方向后沿顺时针方向
第1课时 电磁感应现象 楞次定律 一、对磁通量的理解 1．如图1所示，正方形线圈abcd 位于纸面内，边长为L ，匝数为N ，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为 ( ) A.BL 22 B.NBL 22 C ．BL 2 D ．NBL 2 答案 A 2.如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30 °角，现若使矩形线框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3－12BS B.3＋1 2 NBS C. 3＋12BS D.3－1 2NBS [答案] C 二、磁感应现象 1.法拉第圆盘发电机中，似乎穿过闭合电路的磁通量没有变化，怎么能产生感应电流？ 提示：随着圆盘的转动，定向运动电子受到洛伦兹力作用，造成正、负电荷分别向圆盘中心和边缘累积，产生电动势，进而产生感应电流。也可把圆盘看成由许多根“辐条”并联，圆盘转动，每根“辐条”做切割磁感线运动产生电动势，进而产生感应电流。 2.如图所示，能产生感应电流的是 ( ) 答案 B 3．(2014·宁波期末)如图9－1－17所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( ) 图9－1－17 解析：选B 4. 如图9－1－8所示，一个U 形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab ，有一个磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( ) 图9－1－8 A ．ab 向右运动，同时使θ减小 B ．使磁感应强度B 减小，θ角同时也减小 C ．ab 向左运动，同时增大磁感应强度B D ．ab 向右运动，同时增大磁感应强度B 和θ角(0°<θ<90°) 变，D 错误。 5.（2012山西四校第二次联考）．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线圈产生感应电流的是（ ） A ．导线中电流强度变大 B ．线框向右平动 C ．线框向下平动 D ．线框以ab 边为轴转动 答案：ABD 6．带电圆环绕圆心在圆环所在平面内旋转，在环的中心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则( ) A ．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流 B ．不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流 C ．圆环做变速转动时，小线圈内一定有感应电流 D ．圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流 解析：选CD 7．某部小说中描述一种窃听电话：窃贼将并排在一起的两根电话线分开，在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线，这条导线与电话线之间是绝缘的，如图2所示．下列说法正确的是 ( ) 图2 A ．不能窃听到电话，因为电话线中电流太小 B ．不能窃听到电话，因为电话线与耳机没有接通 C ．可以窃听到电话，因为电话线中的电流是恒定电流，在耳机电路中引起感应电流 D ．可以窃听到电话，因为电话线中的电流是交变电流，在耳机电路中引起感应电流 答案 D 8．在图3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，a 、b 、c 为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场的磁感线全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器滑动触头左右滑动时，能产生感应电流的圆环是 ( ) 图3
电磁感应楞次定律 一、电磁感应现象 感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。 二、楞次定律 感应电流总具有这样的方向，即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．对“阻碍”意义的理解： （1）阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转． （2）阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流． （3）阻碍不是相反．当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动． （4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能．因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现． 5．楞次定律的应用步骤 楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：①确定原磁场方向；②判定原磁场如何变化（增大还是减小）；③确定感应电流的磁场方向（增反减同）；④根据安培定则判定感应电流的方向。 6．解法指导： （1）楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. （2）运用楞次定律处理问题的思路 （a）判断感应电流方向类问题的思路 ①明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.
2016楞次定律和法拉第电磁感应定律(一) 班级姓名 【知识反馈】 1.产生感应电流的条件： 2.楞次定律的内容： 从不同角度理解楞次定律： （1）从磁通量变化的角度： （2）从相对运动的角度： （3）从面积变化的角度： 3.法拉第电磁感应定律的内容： 表达式：，适用 表达式：，适用 【巩固提升】 1、如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈 都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是 ( ) A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速 D．线圈静止不动 2、如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是( ) A．同时向左运动，两环间距变大； B．同时向左运动，两环间距变小； C．同时向右运动，两环间距变大； D．同时向右运动，两环间距变小。 3.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q 平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下 落接近回路时( ) A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g 4.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( )
5.如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为( ) A．BLv B．BLv sinθ C．BLv cosθ D．BLv(l＋sinθ) 6.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线与一 个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中，两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( ) A、正在增加， B、正在减弱， C、正在增加， D、正在减弱， 7．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图11（甲）所示，磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B 随时间t按图（乙）变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是( ) 8．如图所示，平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0 Ω的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T，现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动，则以下判断正确的是( ) A．导体棒ab中的感应电动势E＝2.0 V B．电路中的电流I＝0.5 A C．导体棒ab所受安培力方向向右 D．导体棒ab所受合力做功为零 9. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大 线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂 直导轨所在的平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺 时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（）
第4、5节楞次定律__电磁感应中的能量转化与守恒 1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时， 可用右手定则判断感应电流的方向。 2．楞次定律的内容是：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．感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原 因。 4．在由于回路与磁场间发生相对运动引起的电磁 感应中产生的电能是通过克服安培力做功转化而 来的，克服安培力做的功等于产生的电能，这些电 能又通过电流做功转化为其他形式的能量，如使电 阻发热产生内能；在由于磁场变化引起的电磁感应 中产生的电能是由磁场能转化来的。 一、右手定则 1．内容 将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心进入，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向。 2．适用情景 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流的方向判断。 二、楞次定律 1．实验探究 (1)实验目的 探究决定感应电流方向的因素以及所遵循的规律。 (2)实验过程 实验前先查明电流的方向与电流表指针偏转方向的关系，然后将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图1-4-2所示，记录感应电流方向如下。
图1-4- 1 图1-4-2 (3)实验记录及分析 ①线圈内磁通量增加时的情况。 图号磁场方向感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍 磁通量的增加乙向上顺时针向下 ②线圈内磁通量减少时的情况。 图号磁场方向 感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍 磁通量的减少丁向上逆时针向上 2．楞次定律 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。 三、电磁感应中的能量转化与守恒 1．在导线做切割磁感线运动而产生感应电流时，电路中的电能来源于机械能。 2．克服安培力做了多少功，就产生多少电能。 3．电流做功时又将电能转化为其他形式的能量。 4．电磁感应现象中，能量在转化过程中是守恒的。 1．自主思考——判一判
法拉第电磁感应定律与楞次定律练习题 1、下列图中能产生感应电流的是( ) 2、关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( ) A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生 B．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流 C．闭合线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流 D．穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时，电路中有感应电流 3、一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，机翼两端的距离为b。该空间地磁场的磁 感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；设驾驶员左侧机翼的端点为C，右侧机翼的端点为D，则CD 两点间的电势差U为 A．U=B1vb，且C点电势低于D点电势 B．U=B1vb，且C点电势高于D点电势 C．U=B2vb，且C点电势低于D点电势 D．U=B2vb，且C点电势高于D点电势 4、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈由图示位置自上而下 穿过固定的条形磁铁的过程中，从上向下看，线圈中感应电流方向是 A．先顺时针方向，后逆时针方向 B．先逆时针方向，后顺时针方向 c．一直是顺时针方向 D．一直是逆时针方向 5、如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L， 当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为() A．BLv B．BLv sinθ C．BLv cosθD．BLv(l＋sinθ) 6、穿过某线圈的磁通量随时间变化的Φ-t图象，如图所示，下面几段时间 内，产生感应电动势最大的是 ①0-5s ②5-10s ③10-12s ④12-15s A．①② B．②③ C．③④ D．④
一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。 2．公式：Φ＝BS。 3．单位：1 Wb＝1T·m2。 4．公式的适用条件 (1)匀强磁场； (2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。 二、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。 3．产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。 三、楞次定律 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)适用情况：所有的电磁感应现象． 2．楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁→感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 ↓ 阻碍什么→阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 ↓ 如何阻碍→ 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” ↓ 阻碍效果→阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行 3．楞次定律的使用步骤
4．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；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时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． 高频考点一 电磁感应现象的判断 例1．在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场，如图所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b (b ＞2a )的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线 圈与半径为a 的圆形区域是同心圆．从某时刻起磁感应强度大小开始减小到B 2 ，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( ) A.12 πB (b 2－2a 2) B ．πB (b 2－2a 2) C ．πB (b 2－a 2) D.12 πB (b 2－2a 2) 【变式探究】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( ) A ．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B ．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C ．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D ．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 【举一反三】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、 线圈B 、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的 是( )
2019届人教版电磁感应现象的判断与楞次定律单元测试 1. 奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验。下图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是() A.线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强 B.线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了 C.线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场 D.线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场 【答案】 D 2．某实验小组利用如图所示装置，探究感应电流的产生条件。图中A是螺线管，条形磁铁的S极置于螺线管内，磁铁保持静止状态，B为灵敏电流计，开关K处于断开状态，电路连接和各仪器均正常。下列关于实验现象的说法正确的是() A．K闭合前，通过螺线管的磁通量为零 B．K闭合瞬间，通过螺线管的磁通量不变 C．K闭合瞬间，灵敏电流计指针不发生偏转 D．K闭合，抽出磁铁过程中，灵敏电流计指针发生偏转 【答案】BCD 3．法拉第通过近10年的实验终于发现，电磁感应是一种只有在变化和运动的过程中才能发生的现象，下列哪些情况下能产生电磁感应现象（）
A．图甲中，条形磁铁匀速穿过不闭合的环形线圈的过程中 B．图乙中，开关闭合的瞬间 C．图丙中，通电瞬间使小磁针转动 D．丁图中，闭合开关的瞬间 【答案】AD 4．1831 年8月，英国物理学家法拉第在经历多次失败后，终于发现了电磁感应现象。法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，软铁环上绕有A、B两个线圈。关于该实验，下列说法中正确的是（） A．先闭合，再闭合后，线圈B中有持续的电流产生 B．先闭合，再闭合后，线圈B中有持续的电流产生 C．，均闭合，断开瞬间，线圈B中的感应电流向右流过电流表 D．，2均闭合，断开瞬间，线圈B中的感应电流向左流过电流表 【答案】C 5．某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈中的情况下，他发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转，则关于他的下列推断中正确的是（）学， A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转
【思维导图】 【考情报告】
电磁感应及其综合应用是历来高考必考内容,尽管该内容多年没有在全国卷的计算题中出现,但2013年高考中作为必考的压轴题让人们重新看到了它的重要性.从综合程度上说,电磁感应包含动力学、功能关系、直流电路、交流电等多方面知识,是知识与技能为一体的最好平台. 【知能诊断】 1.(2012年高考·北京理综卷)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是(). A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同 【疑惑】(1)在老师做的实验中,套环跳起来的原因是什么? (2)套环选用绝缘材料会有什么后果?
2.(2012年高考·新课标全国卷)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是(). 【疑惑】是否可以从安培力的方向发生改变来确定电流方向也发生改变? 3.(2013年高考·新课标全国卷Ⅰ)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字形导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁场.用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是(). 【疑惑】 (1)闭合回路中切割磁感线的有效长度如何变化? (2)闭合回路中电阻是如何变化的呢? 4.如图所示,在匀强磁场中矩形线圈的匀速转动的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A.那么(). A.线圈消耗的电功率为4 W
电磁感应问题中的图像问题 例1如图1—1，一宽40cm 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为20cm 的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s 通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0，在图1-2 ） 练习1.在磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，如图2—1所示，则下列图 2—2中较正确反映线圈中电流i 与时间t 关系的是（线圈中电流以图示箭头为正方向）（ ） 练习2.如图4(a)，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q ， P 和Q 共轴。Q 中通有变化的电流，电流随时间变化的规律如图4(b)所示。P 受重力为 G ，桌面对P 的支持力为N ，则（ ） A.t 1时刻N>G B.t 2时刻N>G C.t 3时刻N 楞次定律判断感应电流方向 楞次定律是确定感应电流方向的普遍适用的规律，它的内容是：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。 应用楞次定律确定感应电流方向的步骤可归纳为：当穿过线圈的磁通量增加时，用右手螺旋定则的大拇指指向原磁场的反方向，则四指所指的方向就是线圈中感应电流的方向。反之，当穿过线圈的磁通量减少时，以大拇指指向原磁场的方向，则四指所指的方向就是线圈中感应电流的方向。 具体应用如下： 基础题：如图1所示，一闭合的金属圆环从静止开始由高 处下落，通过条形磁铁，不计空气阻力，在下落过程中， 圆环内感应电流的方向为（从上向下看）（） （A）现顺时针后逆时针（B）现逆时针后顺时针 （C）始终顺时针（D）始终逆时针 巧妙分析：图1 ①确定原磁场的方向：参考条形磁铁内部磁场的方向（见备注），即原磁场方向向上。 ②分析磁通量的变化：金属环至上而下的过程中，穿过金属环的磁通量先变大后变小。 ③应用楞次定律判定感应电流的方向：由①②可知大拇指指向先向下后向上，所以从上向下看到金属环中感应电流的方向先顺时针后逆时针。故本题选A。（备注：条形磁铁内外磁场方向相反，因内部磁场比外部磁场强，故分析金属环所包围的原磁场时参考条形磁铁的内部磁场） 提高题：如图2所示，线圈abcd所在平面与磁感线平行， 在线圈以ab为轴由下往上看顺时针转过180?的过程中， 线圈中感应电流的方向（） （A）先沿abcda，后沿dcbad （B）先沿dcbad， 后沿abcda （C）总是沿abcda （D）总是沿dcbad 巧妙分析：图2 ①确定原磁场的方向：水平向右（题目已知）。 ②分析磁通量的变化：根据题意，线圈从图示实线位置向纸外翻转到虚线位置的过程中，穿过线圈的磁通量先变大后变小。 ③应用楞次定律判定感应电流的方向：由①②可知大拇指指向先向左后向右，所以线圈中感应电流的方向先沿dcbad后沿abcda。故本题选B。 拓展题：如图3所示，矩形线圈abcd由静止开始运动。 若cd边受磁场力方向如图中箭头方向，则线圈可以是 （） （A）以ab边为轴转动（转角小于90?大于0?） 限时规范训练 [基础巩固题组] 1.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为() A．1∶1B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1 解析：选A．磁通量Φ＝B·S，其中B为磁感应强度，S为与B垂直的有效面积．因为是同一磁场，B相同，且有效面积相同，S a＝S b，故Φa＝Φb.选项A正确． 2.如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是() A．同时向左运动，间距增大 B．同时向左运动，间距减小 C．同时向右运动，间距减小 D．同时向右运动，间距增大 解析：选B．根据“来拒去留”可知，两环同时向左运动，又因两环中产生同向的感应电流，相互吸引，且右环受磁铁的排斥作用较大，故两环间距又减小，B正确． 3.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．若() A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 解析：选D．当金属环上下移动时，穿过环的磁通量不发生变化，根据楞次定律，没有感应电流产生，选项A、B错误；当金属环向左移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向外且增加，根据楞次定律可知，环上产生顺时针方向的感应电流，故选项C错误；当金属环向右移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向里且增加，根据楞次定律可知，环上产生逆时针方向的感应电流，故选项D正确． 4.如图，在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开始释放一个强磁体，在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个过程中，不计空气阻力，那么() A．由于铜是非磁性材料，故强磁体运动的加速度始终等于重力加速度 B．由于铜是金属材料，能够被磁化，使得强磁体进入铜管时加速度大于重力加速度，离开铜管时加速度小于重力加速度 C．由于铜是金属材料，在强磁体穿过铜管的整个过程中，铜管中都有感应电流，加速度始终小于重力加速度 D．由于铜是金属材料，铜管可视为闭合回路，强磁体进入和离开铜管时产生感应电流，在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度，但在铜管内部时加速度等于重力加速度解析：选C．铜是非磁性材料，不能够被磁化，B错误；铜是金属材料，在强磁体穿过铜管的整个过程中，铜管始终切割磁感线，铜管中都有感应电流，强磁体受到向上的磁场力，加速度始终小于重力加速度，C正确，A、D错误． 5．(多选)如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是() A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 电磁感应现象楞次定律试题 作者: 日期: 电磁感应现象楞次定律练习题 1. ____________________________________ 发现电流磁效应现象的科学家是,发现通电导线在磁场中受力规律的科 学家是__________ ,发现电磁感应现象的科学家是 ____________ ,发现电荷间相互作用力规 律的的科学家是___________ . 2.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨月和万，与长直导线平行且在同一水平 而上，在铁轨小3上套有两段可以自由滑动的导体Q和亦如图 --------------- ------ 所示，若用力使导体疔向右运动，则导体G?将（）---- T------ -------- 人 A.保持不动 B.向右运动B C.向左运动 D.先向右运动，后向左运动 3.如图所示，要使0线圈产生图示方向的电流，可釆用的方法有 A.闭合电键用 Q B.闭合电键K后，把斤的滑片右移 C.闭合电键K后，把尸中的铁心从左边抽岀 D.闭合电键A?后，把0靠近F 4.如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图，英中F是一个变压 器铁芯.入户的两根电线（火线和零线）采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后再 接入户内的用电器.Q是一个脱扣开关的控制部分（脱扣开关本身没有画出，它是串联在本图 左边的火线和零线上，开关断开时，用户的供电被切断），0接在铁 芯另一侧副线圈的两端a、b之间，当a、b间没有电压时，0使得脱扣 开关闭合，当a、b间有电压时，脱扣开关即断开，使用户断电. （1）用户正常用电时，a、&之间有没有电压？ （2）如果某人站在地而上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？为什么？ 5.如图所示为闭合电路中的一部分导体訪在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产 电磁感应与楞次定律 发现电磁感应现象的背景 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，受到这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢，不少科学家进行了这方面的探索。英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系．经过 10 年坚持不懈的努力，于 1831 年终于取得了重大的突破，发现了利用磁场产生电流的条件． 磁生电的三个实验 实验1. 实验 2：条形磁铁插入、拔出线圈类型 实验 3：原副线圈类型线圈电路接通、断开；滑动变阻器滑动片左、右滑动． 实验总结： 1．不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生．这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流． 2．产生感应电流的条件： （1）电路必须闭合； （2）磁通量发生变化． 3．磁通量发生变化的因素： 由Φ=BSsinθ可知：当①磁感应强度 B 发生变化；②线圈的面积 S 发生变化；③磁感应强度 B 与面积 S 之间的夹角θ发生变化．这三种情况都可以引起磁通量发生变化． 4．举例． （1）闭合电路的一部分导体切割磁感线： （2）磁场不变，闭合电路的面积变化： （3）线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动： （4）线圈面积不变，磁场不断变化： 例 1．一水平放置的矩形线圈 abcd 在条形磁铁 S 极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，如图 7 所示，位置 1 和 3 都靠近位置 2，则线圈从位置 1 到位置 2 的过程中，线圈内____感应电流，线圈从位置 2 至位置 3 的过程中，线圈内____感应电流。(填：“有”或“无”) 例 2．闭合电路的一部分导线 ab 处于匀强磁场中，图中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是（）楞次定律判断感应电流的方向
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
电磁感应现象楞次定律试题
1.电磁感应和楞次定律
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