高中物理一轮复习教案电磁感应现象 楞次定律2
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第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势(1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。
(3)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2)公式:E =n ΔΦΔt,其中n 为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的欧姆定律,即I =ER +r 。
3.导体切割磁感线的情形(1)若B 、l 、v 相互垂直,则E =Blv 。
(2)v ∥B 时,E =0。
二、自感、涡流 1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。
(2)自感电动势①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。
②表达式:E =L ΔIΔt。
(3)自感系数L①相关因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。
②单位:亨利(H),1 mH =10-3H,1 μH=10-6H 。
2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流像水的漩涡,所以叫涡流。
授课提示:对应学生用书第196页命题点一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 自主探究1.感应电动势的决定因素(1)由E =n ΔΦΔt 知,感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt 和线圈匝数n 共同决定,磁通量Φ较大或磁通量的变化量ΔΦ较大时,感应电动势不一定较大。
(2)ΔΦΔt 为单匝线圈产生的感应电动势大小。
2.法拉第电磁感应定律的三个特例(1)回路与磁场垂直的面积S 不变,磁感应强度发生变化,则ΔΦ=ΔB·S,E =n ΔBΔt S 。
(2)磁感应强度B 不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则ΔΦ=B·ΔS,E =nB ΔSΔt。
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时,则ΔΦ=Φ末-Φ初,E =n B 2S 2-B 1S 1Δt ≠n ΔB·ΔSΔt。
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电磁感应现象楞次定律一、考纲解读1。
理解感应电流的产生条件.2。
掌握磁通量的概念,并能进行熟练的运用.3. 会用楞次定律判断感应电流的方向。
4. 熟练运用右手定则解决有关问题。
二、双基回扣1. 感应电流的产生条件(1) 电磁感应现象:只要穿过闭合电路的发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做 .(2) 产生感应电流的条件:回路中磁通量发生变化。
(3)能量的转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为。
2。
磁通量匀强磁场的磁感应强度B与垂直B的方向上的面积S的。
公式为Φ= ,单位为 ,符号为Wb。
磁通量是量。
磁通量变化有三种可能:(1) 。
(2) B不变S变。
(3) B和S都变。
3. 感应电流的方向判定(1)楞次定律: 的磁场总是阻碍引起感应电流的的变化.(2)应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤:①明确原磁通量的方向。
②判断磁通量的增减情况。
③确定感应电流形成的磁场方向.④利用安培定则反推感应电流的方向。
(3)右手定则:伸开右手,使拇指跟其余的四指且与手掌都在同一平面内,让磁感线穿过手心,并使大拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向即为方向.三、要点导学要点一、对磁通量和感应电流条件的正确理解【典题演示1】(多选)(2014·东莞调研)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后()A. 将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向右偏转一下B. 将原线圈插入副线圈后,电流计指针仍一直偏在零点右侧C. 原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左拉时,电流计指针向左偏转一下D. 原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左拉时,电流计指针向右偏转一下【典题演示2】(单选)(2014·金陵中学)如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外。
第2讲 法拉第电磁感应定律自感现象考纲考情核心素养 ►法拉第电磁感应定律Ⅱ►自感、涡流Ⅰ ►明确磁通量、磁通量变化、磁通量变化率的区别,知道自感及涡流现象. 物理观念 全国卷5年3考高考指数★★★★★►灵活选用感应电动势大小的公式. ►结合电路知识判断电势的高低. 科学思维知识点一 法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势.(2)产生条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关.(3)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式:E =n ΔΦΔt,其中n 为线圈匝数. (3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的欧姆定律,即I =E R +r. 3.导体切割磁感线的情形(1)垂直切割:E =Bl v ,式中l 为导体切割磁感线的有效长度.(2)不垂直切割:E =BL v sin θ,式中θ为v 与B 的夹角.(3)匀速转动:导体棒在垂直匀强磁场方向以角速度ω绕一端转动切割磁感线时,E =12Bl 2ω. 知识点二 自感、涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感.(2)自感电动势①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势.②表达式:E =L ΔI Δt. (3)自感系数L①相对因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关. ②单位:亨利(H),1 mH =10-3 H,1 μH =10-6 H.2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流像水的漩涡所以叫涡流.3.电磁阻尼导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.4.电磁驱动如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生感应电流使导体受到安培力而运动起来.1.思考判断(1)磁通量变化越大,产生的感应电动势也越大.( × )(2)感应电动势的大小与线圈的匝数无关.( × )(3)线圈中的自感电动势越大,自感系数就越大.(×)(4)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也能产生感应电动势.(√)(5)自感电动势阻碍电流的变化,但不能阻止电流的变化.(√)2.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨ab和cd上以速度v向右滑动,MN 中产生的感应电动势大小为E1;若金属杆速度改为2v,其他条件不变,MN中产生的感应电动势大小变为E2.则关于通过电阻R的电流方向及E1E2的判断,下列说法正确的是(C)A.c→a,2 1 B.a→c,2 1C.a→c,1 2 D.c→a,1 2解析:本题考查电磁感应定律中的动生问题.金属杆以速度v向右滑动,回路中磁通量增大,由右手定则可知,回路中产生逆时针方向的感应电流,通过电阻R的电流方向为a→c,根据法拉第电磁感应定律E=BL v可知E1E2=12,选项C正确.3.如图所示,半径为r的n匝线圈放在边长为L的正方形abcd之外,匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域,当磁场以ΔBΔt的变化率变化时,线圈产生的感应电动势大小为(B)A .0B .n ΔB Δt ·L 2C .n ΔB Δt ·πr 2D .n ΔB Δt·r 2 解析:由法拉第电磁感应定律可知线圈产生的自感电动势E =n ΔB Δt·L 2,故B 正确. 4.在如图所示的电路中,L A 为灯泡,S 为开关,L 为有铁芯的线圈.对于这样的电路,下列说法正确的是( C )A .因为线圈L 通电后会产生自感现象,所以S 闭合后,灯泡L A 中无电流通过B .在S 打开或闭合的瞬间,电路中都不会产生自感现象C .当S 闭合时,电路中会产生自感现象D .在S 闭合后再断开的瞬间,灯泡L A 可能不立即熄灭解析:S 闭合瞬间,由于线圈产生自感电动势而阻碍通过灯泡L A 的电流的增加,但阻碍不是阻止,S 闭合后有电流通过L A ;S 断开瞬间,线圈产生自感电动势,因电路断开,电流立即消失,灯泡L A 立即熄灭,故C 正确,A 、B 、D 错误.5.(多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( AB )A .增加线圈的匝数B .提高交流电源的频率C .将金属杯换为瓷杯D .取走线圈中的铁芯解析:当电磁铁接通交流电源时,金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热,使水温升高.要缩短加热时间,需增大涡电流,即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势.瓷杯不能产生涡电流,取走铁芯会导致磁性减弱,所以选项A 、B 正确,C 、D 错误.考点1 法拉第电磁感应定律的理解和应用1.对法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率ΔΦΔt共同决定,与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系. (2)磁通量的变化率ΔΦΔt对应Φ-t 图线上某点切线的斜率. (3)公式E =n ΔΦΔt求解的是一个回路中某时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.2.法拉第电磁感应定律的两个特例(1)回路与磁场垂直的面积S 不变,磁感应强度发生变化,则ΔΦ=ΔB ·S ,E =n ΔB Δt·S . (2)磁感应强度B 不变,回路与磁场垂直的面积S 发生变化,则ΔΦ=B ·ΔS ,E =nB ΔS Δt . (2019·全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN 所示.一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ,将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内,圆心O 在MN 上.t =0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示.则在t =0到t =t 1的时间间隔内( )A .圆环所受安培力的方向始终不变B .圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C .圆环中的感应电流大小为B 0rS 4t 0ρD .圆环中的感应电动势大小为B 0πr 24t 0【解析】 根据楞次定律可知在0~t 0时间内,磁感应强度减小,感应电流的方向为顺时针,圆环所受安培力水平向左,在t 0~t 1时间内,磁感应强度反向增大,感应电流的方向为顺时针,圆环所受安培力水平向右,所以选项A 错误,B 正确;根据法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt=12πr 2·B 0t 0=B 0πr 22t 0,根据电阻定律可得R =ρ2πr S ,根据欧姆定律可得I =E R =B 0rS 4t 0ρ,所以选项C 正确,D 错误. 【答案】 BC高分技法应用电磁感应定律需注意的三个问题(1)公式E =n ΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E =nS ΔB Δt求感应电动势时,S 为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q =I Δt =n ΔΦΔtRΔt =n ΔΦR ,导出q 与n 、ΔΦ和电阻R 的关系式,可直接代入求解.1. (多选)如图所示,线圈匝数为n ,横截面积为S ,电阻为r ,处于一个均匀增强的磁场中,磁感应强度随时间的变化率为k ,磁场方向水平向右且与线圈平面垂直,电容器的电容为C ,定值电阻的阻值为r .下列说法正确的是( BC )A .电容器下极板带正电B .电容器上极板带正电C .电容器所带电荷量为nSkC 2D .电容器所带电荷量为nSkC解析:磁场向右均匀增强,由楞次定律判断,电容器上极板带正电,故A 错误,B 正确;闭合线圈与阻值为r 的电阻形成闭合回路,线圈相当于电源,电容器两极板间的电压等于路端电压,线圈产生的感应电动势E =nS ΔB Δt =nSk ,路端电压U =E 2r ·r =E 2,则电容器所带电荷量为Q =CU =nSkC 2,故C 正确,D 错误. 2.(多选)如图甲,在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ,R 在PQ 的右侧.导线PQ 中通有正弦交流电i ,i 的变化如图乙所示,规定从Q 到P 为电流正方向,导线框R 中的感应电动势( AC )A .在t =T 4时为零 B .在t =T 2时改变方向 C .在t =T 2时最大,且沿顺时针方向 D .在t =T 时最大,且沿顺时针方向解析:在t =T 4时,i -t 图线斜率为0,即磁场变化率为0,由E =ΔΦΔt=ΔB Δt S 知,E =0,A 项正确;在t =T 2和t =T 时,i -t 图线斜率的绝对值最大,在t =T 2和t =T 时感应电动势最大.在T 4到T 2之间,电流由Q向P 减弱,导线在R处产生垂直纸面向里的磁场,且磁场减弱,由楞次定律知,R产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里,即R中感应电动势沿顺时针方向,同理可判断在T2到3T4之间,R中电动势也为顺时针方向,在34T到T之间,R中电动势为逆时针方向,C项正确,B、D项错误.考点2导体棒切割磁感线产生感应电动势1.E=Bl v四性的含义:名词含义正交性B、l、v三者互相垂直瞬时性若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势平均性导体平动切割磁感线时,若v为平均速度,则E为平均感应电动势有效性公式中的l为导体切割磁感线的有效长度.如图中棒的有效长度为ab间的距离相对性速度v是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系当导体在垂直于磁场的平面内,绕一端以角速度ω匀速转动时,产生的感应电动势为E=Bl v=12Bl2ω,如图所示.题型1 平动切割1.如图所示,将长为2 m 的导线从正中间折成120°的角,使其所在的平面垂直于磁感应强度为2 T 的匀强磁场.为使导线中产生20 V 的感应电动势,则导线切割磁感线的最小速度为( A )A .103 3 m/sB .10 m/sC .2033 m/s D .53 3 m/s 解析:导线切割磁感线产生的感应电动势与连接A 、C 的导线产生的感应电动势等效,若速度方向垂直于AC ,则产生所要达到的感应电动势需要的切割速度最小,E =AC →·B v min ,得v min =1033 m/s ,故选A . 2.如图所示,MN 、PQ 是间距为L 的平行金属导轨,置于磁感应强度为B 、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,M 、P 间接有一阻值为R 的电阻.一根与导轨接触良好、有效阻值为R 的金属导线ab 垂直导轨放置,并在水平外力F 的作用下以速度v 向右匀速运动,则(不计导轨电阻)( C )A .通过电阻R 的电流方向为P →R →MB .a 、b 两点间的电压为BL vC .a 端电势比b 端高D .a 端电势比b 端低解析:由右手定则可知,通过电阻R 的电流方向为M →R →P ,选项A 错误;导体棒切割磁感线产生的感应电动势E =BL v ,则a 、b 两点间的电压U =E R +RR =12BL v ,选项B 错误;由右手定则可知,通过导体棒的电流由b →a ,此时导体棒是电源,则导体棒a 端电势比b 端高,选项C 正确,D 错误.名师点睛公式E =n ΔΦΔt与E =Bl v 的区别与联系E =n ΔΦΔt E =Bl v 区别 研究对象闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用 范围对任何电磁感应现象普遍适用 只适用于导体切割磁感线运动的情况 联系导体切割磁感线是电磁感应现象的特例,E =Bl v 可由E =n ΔΦΔt推导得出题型2 转动切割3.边界MN 的一侧区域内,存在着磁感应强度大小为B 、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场.边长为l 的正三角形金属线框abc 粗细均匀,三边阻值相等,a 顶点刚好位于边界MN 上,现使线框围绕过a 点且垂直于桌面的转轴匀速转动,转动角速度为ω,如图所示,则在ab 边开始转入磁场的瞬间,ab 两端的电势差U ab 为( A )A .13Bl 2ω B .-12Bl 2ω C .-13Bl 2ω D .16Bl 2ω 解析:本题考查电磁感应定律中的旋转切割问题.在ab 边开始转入磁场的瞬间,切割磁感线产生的感应电动势为E =12Bl 2ω,设每边电阻为R ,由闭合电路欧姆定律可得金属线框中电流为I =E 3R,由右手定则可判断出感应电流方向为逆时针方向,ab 两端的电势差U ab =I ·2R=13Bl 2ω,选项A 正确. 4. (多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中.圆盘旋转时,关于流过电阻R 的电流,下列说法正确的是( AB )A .若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B .若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a 到b 的方向流动C .若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D .若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍解析:将圆盘看成无数辐条组成,它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流,则当圆盘顺时针(俯视)转动时,根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心,流过电阻的电流方向从a 到b ,B 对;由法拉第电磁感应定律得感应电动势E =BL v =12BL 2ω,I =E R +r,ω恒定时,I 大小恒定,ω大小变化时,I 大小变化,方向不变,故A 对,C 错;由P =I 2R =B 2L 4ω2R 4(R +r )2知,当ω变为原来的2倍时,P 变为原来的4倍,D 错.名师点睛平动切割和转动切割的区别(1)平动切割各点线速度相同,电动势大小E =BL v ;转动切割导体棒绕一点做圆周运动各点线速度不同,电动势大小根据E =12BL 2ω计算.(2)公式的适用条件:E =BL v 适用于磁场、导体棒、速度三者互相垂直的情况;E =12BL 2ω适用于导体棒绕一端垂直磁场切割磁感线的情况,若不绕一端转动,电动势不等于12BL2ω,如图.考点3自感现象的理解和应用1.自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)电流稳定时,自感线圈相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.2.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2:①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗.两种情况下灯泡中电流方向均改变如图所示,图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮.而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是()A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器接入电路电阻R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等【解析】断开开关S1瞬间,线圈L1产生自感电动势,阻碍电流的减小,通过L1的电流反向通过A1,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗,说明I L1>I A1,即R L1<R A1,故A错;题图甲中,闭合开关S1,电路稳定后,因为R L1<R A1,所以A1中电流小于L1中电流,故B错;题图乙中,闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同,说明变阻器接入电路电阻R与L2的电阻值相同,故C对;闭合S2瞬间,通过L2的电流增大,由于电磁感应,线圈L2产生自感电动势,阻碍电流的增大,则L2中电流与变阻器R中电流不相等,故D错.【答案】 C名师点睛分析自感现象的三个技巧3.如图所示,李辉用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻,以判断它是否断路.刘伟为了使李辉操作方便,用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量.测量时表针摆过了一定角度,李辉由此确认线圈没有断路.正当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时,刘伟突然惊叫起来,觉得有电击感.下列说法正确的是(B)A.刘伟被电击时变压器线圈中的电流瞬间变大B.刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压C.刘伟受到电击的同时多用电表也可以被烧坏D.实验过程中若李辉两手分别握住红、黑表笔的金属杆,他也会受到电击解析:当回路断开时,电流要立即减小到零,但由于线圈的自感现象,会产生感应电动势,该自感电动势较大,所以刘伟被“电”到,即刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压,选项A错误,B正确;因多用电表的表笔已经与被测线圈脱离,则多用电表不可能被烧坏,选项C错误;实验过程中若李辉两手分别握住红、黑表笔的金属杆,则当多用电表表笔与线圈脱离后,在电表回路不会产生感应电动势,他不会受到电击,选项D错误.4.(多选)如图所示是用电流传感器(相当于电流表,其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为R.图甲、乙、丙、丁是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图象.关于这些图象,下列说法中正确的是(BC)A.图甲是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况B.图乙是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况C.图丙是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况D.图丁是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况解析:本题考查自感现象中的电流图象.开关S由断开变为闭合,传感器2这一支路立即有电流,线圈这一支路,由于线圈阻碍电流的增加,通过线圈的电流要慢慢增加,所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加,故A错误,B正确;开关S由闭合变为断开,通过传感器1的电流立即消失,而线圈这一支路,由于线圈阻碍电流的减小,该电流又通过传感器2,电流的方向与之前相反,所以通过传感器2的电流逐渐减小,故C正确,D错误.。
第2讲楞次定律复习教学设计一、考纲解读:要求Ⅱ级要求,要求学生会熟练运用楞次定律判定感应电流方向,掌握楞次定律的特例右手定则。
二、教学目标:1.理解楞次定律、右手定则,能判断感应电流的方向。
2.理解左手定则、右手定则、安培定则、楞次定律的区别,能分析求解有关综合问题。
三、核心知识体系四、教学过程1.创设问题情境,引出课题问:我们已经回顾了电磁感应现象,穿过闭合回路的磁通量发生变化就会产生感应电流,那么,感应电流的方向如何?1.创设实验情境,引出课题通过复习教材楞次定律实验或者演示实验,让学生联系旧知,加深楞次定律的认识,渗透科学探究素养。
遇到生活实际问题,能进行知识迁移,从科学思维的角度分析解决问题。
从而引出楞次定律的内容。
2. 问题引导,引领思考。
学生活动:楞次定律的理解(板书楞次定律的内容)楞次定律中“阻碍”的含义老师活动:引导学生用物理语言描述楞次定律,侧重其中“阻碍”两字的理解,体会阻碍的效果,渗透能量的思想,强化物理中能量守恒定律的理解设计意图:通过对该定律内容细讲,精讲,确保学生对楞次定律理解透彻,掌握精准,为判断感应电流的方向打下基础。
3. 创设情境,判断感应电流方向情景1. 源于教材中的习题模型(不脱离课本,以课本为基础,注重基本)[人教版选修3-2·P13·T5]在图中,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
(1)当闭合开关S的一瞬间,线圈P里有没有感应电流?(2)当线圈M里有恒定电流通过时,线圈P里有没有感应电流?(3)当断开开关S的一瞬间,线圈P里有没有感应电流?(4)在上面三种情况里,如果线圈P里有感应电流,感应电流沿什么方向?【提升1】(多选)(2018·全国Ⅰ卷,19)如图,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。
电磁感应现象楞次定律1.知道电磁感应现象产生的条件2.理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算.3.掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向.考点一电磁感应现象的判断1.磁通量(1)定义:在匀强磁场中,磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积.(2)公式:Φ=BS.适用条件:①匀强磁场.②S为垂直磁场的有效面积.(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).(4)磁通量的意义:①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.②同一线圈平面,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.电磁感应现象(1)电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.(2)产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.(3)电磁感应现象中的能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律.[例题1](2024•房山区一模)某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
将磁体从线圈中向上匀速抽出时,观察到灵敏电流计指针向右偏转。
关于该实验,下列说法正确的是()A.图中线圈中感应电流的磁场方向向下B.若将磁体向上加速抽出,灵敏电流计指针将向左偏转C.磁体放置在线圈中静止不动,灵敏电流计指针仍向右偏转D.若将磁体的N、S极对调,并将其向下插入线圈,灵敏电流计指针仍向右偏转[例题2](多选)(2024•丰台区二模)“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示:灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”、“拔出”条形磁铁,使线圈中产生感应电流。
记录实验过程中的相关信息,分析得出楞次定律。
下列说法正确的是()A.实验时必须保持磁铁运动的速率不变B.该实验需要知道线圈的绕向C.该实验需要记录磁铁的运动方向D.该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系[例题3](2023秋•通州区期末)如图甲所示,某同学在研究电磁感应现象时,将一线圈两端与电流传感器相连,强磁铁从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像,t2时刻电流为0,如图乙所示。
第1讲电磁感应现象楞次定律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固知识点1 磁通量1.定义匀强磁场中,磁感应强度(B)与垂直于磁场方向的面积(S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通,我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
2.公式Φ=BS。
在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,符号是Wb。
3.公式适用条件(1)匀强磁场。
(2)磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
思考:如图所示,矩形abcd、abb′a′,a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos_θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
知识点2 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的运动。
3.电磁感应现象的实质产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
知识点3 感应电流方向的判定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:适用于一切回路磁通量变化的情况。
2.右手定则(1)使用方法。
①让磁感线穿入右手手心。
②使大拇指指向导体运动的方向。
③则其余四指指向感应电流的方向。
(2)适用范围:适用于部分导体切割磁感线的情况。
思考:如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行,且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直,AB中通有如图所示的电流I,请回答:(1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少?(2)AB中电流I逐渐增大,线圈abcd中有感应电流吗?(3)要使线圈abcd中产生感应电流,可行的做法有哪些(至少答出两种方法)?[答案](1)0 (2)无(3)使线圈左右平动;以OO′为轴转动。
2016届高三物理一轮复习学案:电磁感应一、知识梳理(一)电磁感应现象1、磁通量(1)定义:设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为 S,我们把 B 与 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通。
用字母Φ 表示。
(2)公式:Φ = BS(条件:B⊥S)。
(3)单位:韦伯(Wb),1 Wb = 1 T·m²。
(4)磁通量是标量,但有正负之分。
2、电磁感应现象(1)定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
(2)产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化。
(二)感应电流方向的判定1、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)应用楞次定律判断感应电流方向的步骤:①确定原磁场的方向;②确定穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;③根据楞次定律,确定感应电流的磁场方向;④利用安培定则,确定感应电流的方向。
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。
(三)法拉第电磁感应定律1、感应电动势(1)定义:在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
(2)产生条件:无论回路是否闭合,只要穿过回路的磁通量发生变化,回路中就会产生感应电动势。
2、法拉第电磁感应定律(1)内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2)公式:E =nΔΦ/Δt(n 为线圈的匝数)。
(四)导体切割磁感线时的感应电动势1、导体垂直切割磁感线(1)公式:E = BLv(B、L、v 两两垂直)。
(2)当 v 是瞬时速度时,E 为瞬时感应电动势;当 v 是平均速度时,E 为平均感应电动势。