一轮复习:电磁感应
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电磁感应现象楞次定律1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题楞次定律2024年江苏卷、广东卷实验题探究影响感应电流方向的因素2024年北京卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。
【备考策略】1.理解和掌握楞次定律、右手定则。
2.能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
【命题预测】重点关注楞次定律和右手定则的应用。
一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的平面,其面积S与B的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2.公式:Φ=BS,单位是韦伯,符号是Wb。
3.适用条件(1)匀强磁场。
(2)S为垂直于磁场的有效面积。
4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
5.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。
二、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,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。
2.感应电流的产生条件(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(2)表述二:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3.实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,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。
三、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)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:导线切割磁感线产生感应电流。
考点一电磁感应现象1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
电磁感应现象楞次定律一、选择题1.(2024·湖北二模)“无线电力”是电子产品最终摆脱“线”束缚的科研方向,物理课堂也有“隔空取电”的试验,如图所示,PQ为带有铁芯的多匝线圈的两个接线头,上方是串有发光二极管的闭合线圈,当下方线圈接通电源稳定后,则能使二极管发光的是( )A.PQ接恒定电流B.PQ接交变电流C.PQ接恒定电流D.PQ接交变电流答案 B解析AC图当PQ接恒定电流时,线圈中产生恒定磁场,则二极管的线圈磁通量不变,因此不会发光,故A项错误;B图当PQ接交变电流时,线圈中产生改变磁场,则二极管的线圈磁通量改变,因此会发光,故B项正确;D图线圈磁通量没变,因此不会发光,故D项错误.2.(2024·常州一模)自从英国物理学家狄拉克提出磁单极子以来,找寻磁单极子始终是人类的一个追求.如图设想一个磁N单极子从远处沿一个闭合金属线圈的轴线匀速通过,设从右向左视察顺时针方向电流为正,则和该线圈串联的仪表中记录到的线圈中感生电流的it 图像是( )答案 C解析若N磁单极子穿过金属线圈的过程中,当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈中磁通量增加,且磁场方向从左向右,所以由楞次定律可知有顺时针方向感应电流;当磁单极子远离线圈时,穿过线圈中磁通量减小,且磁场方向从右向左,所以由楞次定律可知,感应磁场方向:从右向左,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向,从右向左看,仍是顺时针方向.因此线圈中产生的感应电流方向不变,而且渐渐增大,最终趋向每一个最大值.故C项正确,A、B、D三项错误.3.如图,两回路中各有一开关S1、S2,且内回路中接有电源,外回路中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果可能实现的是( )①先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转②S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计指针偏转③先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转④S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转A.①②B.②③C.③④D.①④答案 D解析①先闭合S2,构成闭合电路,当后闭合S1的瞬间时,通过线圈A的电流增大,导致穿过线圈B的磁通量发生改变,从而产生感应电流,则指针发生偏转,故①正确;②当S1、S2闭合后,稳定后线圈B中没有磁通量的改变,因而线圈B中没有感应电流,在断开S2的瞬间,当然指针也不偏转,故②错误;③先闭合S1,后闭合S2的瞬间,穿过线圈B的磁通量没有改变,则不会产生感应电流,故③错误;④当S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,导致穿过线圈B的磁通量发生改变,因而出现感应电流,故④正确,故A、B、C三项错误,D项正确.4.(2024·南京模拟)(多选)如图是某同学设想的防止电梯坠落的应急平安装置,在电梯轿厢上安装上永久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,能在电梯突然坠落时减小对人员的损害.关于该装置,说法正确的是( )A.若电梯突然坠落,将线圈闭合可起到应急避险作用B.若电梯突然坠落,将线圈闭合可以使电梯悬浮在空中C.当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B中电流方向相同D.当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落答案AD解析A项,若电梯突然坠落,将线圈闭合时,线圈内的磁感应强度发生改变,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用.故A项正确;B项,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,但不能阻挡磁铁的运动,故B项错误;C项,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,B中向上的磁场增加,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知A 与B中感应电流方向相反.故C项错误;D项,结合A的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落.故D项正确.5.如图甲为磁感应强度B随时间t的改变规律,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环,平面位于纸面内,如图乙所示.令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示金属环上很小一段导体受到的安培力.下列说法不正确的是( )A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心答案 C解析A项,由图甲所示可知,oa段,磁场垂直于纸面对里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,在ab段磁场向里,穿过圆环的磁通量削减,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,故A项正确;B项,由图甲所示可知,在bc段,磁场向外,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,故B项正确;C项,由左手定则可知,oa段电流受到的安培力F1方向指向圆心,ab段安培力F2方向背离圆心向外,故C项错误;D项,由左手定则可知,ab段安培力F2方向背离圆心向外,bc段,安培力F3方向指向圆心,故D项正确.6.(2024·河南学业考试)如图所示,一个面积为2S的矩形线框abcd,水平放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B.方向与线框平面夹角为30°角,O1、O2分别为bc边和ad边的中点.现将线框的右半边绕逆时针旋转90°,在这一过程中,通过线框的磁通量的改变量的大小为( )A.3-22BSB.3-12BSC.3+12BS D .(3-1)BS答案 B解析 当线框转动前,面的磁通量为:Φ1=2BSsin30°=BS ;当线框转动后,整个面的磁通量为:Φ2=BSsin30°+BScos30°=1+32BS , 磁通量改变量为:ΔΦ=Φ1-Φ2=3-12BS 故B 项正确,A 、C 、D 三项错误.7.(2024·广西二模)(多选)水平光滑的桌面内固定一足够长的直导线,并通以如图所示的恒定电流,两个相同的正方形线框abcd 和efgh 到导线的距离相等,两个线框间产生的电磁现象忽视不计,现分别给两个线框竖直向下和水平向右的速度v ,下列推断正确的是( )A .线框abcd 做匀速直线运动,线框efgh 做减速直线运动B .刚起先运动瞬间bc 边与eh 边所受安培力的大小相等C .线框efgh 运动过程中产生顺时针的感应电流D .线框abcd 运动过程中a 点的电势比b 点低答案 AD解析 通电直导线四周的磁场为非匀强磁场,离导线越近,磁场越强,线框abcd 和efgh 所在位置磁场分别垂直向里和向外,abcd 向下运动,始终与导线的距离相等,穿过线框的磁通量不变,不产生感应电流,没有安培力,故线框abcd 做匀速直线运动,但是ab 边在切割磁感线,右手定则推断出a 点的电势比b 点低,线框efgh 在远离导线的过程中,向外的磁场减弱,由楞次定律推断产生顺时针的感应电流,并受到向左的安培力,做变减速直线运动,故A、D两项正确B、C两项错误.8.(2024·湖北模拟)(多选)如图,一导体圆环保持水平,沿一特性质匀整的条形磁铁轴线落下,条形磁铁竖直固定,圆环中心始终位于磁铁轴线上.已知当圆环落至B、D两位置时,刚好经过磁铁上下端截面,而C位置位于磁铁正中.不计空气阻力,下列说法正确的有( )A.圆环由A落至B的过程中,环中感应电流从上至下看为顺时针B.圆环由B落至C的过程中,圆环磁通量在削减C.圆环落至C、D之间时,圆环有收缩趋势D.圆环由A落至E的过程中,随意时刻加速度都小于重力加速度g答案AC解析A项,圆环从A到B的过程中,穿过圆环的磁通量向上增加,依据楞次定律可知环中感应电流从上至下看为顺时针.故A项正确;B项,圆环从B到C的过程中穿过圆环的磁通量始终增加.故B项错误;C项,圆环从C到D的过程中穿过圆环的磁通量减小,依据楞次定律可知,圆环产生的感应电流有阻碍磁通量减小的趋势,所以圆环有收缩趋势.故C项正确;D项,圆环在C点时,穿过圆环的磁通量最大,此时穿过圆环的磁通量的改变率为0,没有感应电流,所以加速度等于g.故D项错误.9.(2024·山东一模)如图所示,线圈A内有竖直向上的磁场,磁感应强度B随时间匀整增大;等离子气流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连绵不断的以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中.发觉两直导线a、b相互吸引,由此可以推断,P1、P2两极板间的匀强磁场的方向为( )A.垂直纸面对外B.垂直纸面对里C.水平向左D.水平向右答案 B解析线圈A中磁场的方向向上增加时,由楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向下,感应电流的方向在线圈的外侧向左,电流的方向回旋向上,所以导线a中的电流方向向下.依据同向电流相互吸引可知,b中的电流方向也向下.b中电流方向向下说明极板P1是电源的正极,则正电荷在磁场中向上偏转,依据左手定则可知,P1、P2两极板间的匀强磁场的方向垂直于纸面对里.10.(2024·上海模拟)(多选)如图所示,两个相同的闭合铝环A、B被绝缘细线悬吊起来,与一个螺线管共同套在圆柱形塑料杆上,他们的中心轴线重合且在水平方向上,A、B可以左右自由摇摆,现将电键闭合,则下列说法中正确的是( )A.电键闭合瞬间,A中感应电流小于B中感应电流B.电键闭合瞬间,A、B之间的距离缩小C.电键闭合瞬间,两环有扩张趋势D.电键闭合瞬间,A环受到总的磁场力水平向左答案BC解析A项,在S闭合瞬间,穿过两个线圈的磁通量改变相同,依据法拉第电磁感应定律可知产生的电动势相等,再结合欧姆定律可知二者的感应电流大小相等.故A项错误;B项,线圈中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,A、B之间的距离缩小.故B项正确;C项,电键闭合瞬间,穿过两个线圈的磁通量增大.由于电磁铁外边的磁场方向与电磁铁内部的磁场的方向相反,两环扩张面积时可以阻碍磁通量的增大,所以电键闭合瞬间,两环有扩张趋势,故C项正确;D项,线圈中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,A、B之间的距离缩小.所以A环受到总的磁场力水平向右.故D项错误.11.(2024·湖南模拟)如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正,以下说法正确的是( )A.从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向B.1 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力C.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势D.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反答案 A解析A项,0~1 s线圈中电流增大弱,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,依据楞次定律可知,从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向,故A项正确;B项,1 s末金属环中感应电流最大,但螺线管中电流为零,没有磁场,与金属环间无相互作用,所以1 s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B项错误;C项,0~1 s线圈中电流增大弱,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,有面积缩小趋势,故C项错误;D项,1~2 s正方向电流减小,2~3 s反向电流增大,依据楞次定律,金属环中感应电流的磁场方向不变,感应电流方向不变,故D项错误.12.已知地磁场的分布类似于条形磁铁的磁场,可以近似认为地磁N极与地理南极重合,在恰好位于赤道上的某试验室水平桌面上,放置正方形闭合导体线框MNPQ,线框的MQ边沿南北方向,MN边沿东西方向(如图所示为俯视图),下列说法正确的是( )A.若使线框向东平移,则M点电势比Q点电势低B.若使线框向北平移,则M点电势比N点电势高C.若以MQ边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为MQPN方向D.若以MN边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为MQPN方向答案 D解析赤道上的某试验室,地磁场的竖直重量为零.A项,若使线圈向东平移,地磁场的竖直重量零,线圈中没有磁通量,没有感应电流产生,M点的电势与Q点的电势相等,故A项错误;B项,若使线圈向北平移,地磁场的竖直重量零,线圈中没有磁通量,没有感应电流产生,M点的电势与N点的电势相等,故B项错误;C项,若以MQ边为轴,将线框向上翻转90°,地磁场的竖直重量为零,线圈中没有磁通量,没有感应电流,故C项错误,D项,若以MN边为轴,将线框向上翻转90°,线圈的磁通量增加,依据楞次定律推断则知,线圈中感应电流方向为MQPN,故D项正确.13.(2024·大连一模)(多选)如图是创意物理试验设计作品《小熊荡秋千》.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图放置,当用手左右摇摆线圈P时,线圈Q也会跟着摇摆,仿佛小熊在荡秋千.以下说法正确的是( )A.P向右摇摆的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P向右摇摆的过程中,Q也会向右摇摆C.P向右摇摆的过程中,Q会向左摇摆D.若用手左右摇摆Q,P会始终保持静止答案AB解析A项,P向右摇摆的过程中,穿过P的磁通量减小,依据楞次定律,P中有顺时针方向的电流(从右向左看).故A项正确;B项,P向右摆的过程中,P中的电流方向为顺时针方向,则Q下端的电流方向向外,依据左手定则知,下端所受的安培力向右,则Q向右摇摆.同理,用手左右摇摆Q,P会左右摇摆.故B项正确,C项错误,D也错误.14.如图所示,在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,虚线为有界磁场的左边界,导轨跟圆形线圈M相接,图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘,且两线圈的圆心重合,半径R M<R N.在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab,已知磁场垂直于导轨所在平面对外.欲使线圈N有收缩的趋势,下列说法正确的是( )A.导体棒可能沿导轨向左做加速运动B.导体棒可能沿导轨向右做加速运动C.导体棒可能沿导轨向左做减速运动D.导体棒可能沿导轨向左做匀速运动答案 C解析导体棒ab加速向左运动时,导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则推断出来ab中电流方向由b→a,依据安培定则可知M产生的磁场方向垂直纸面对外,穿过N的磁通量增大,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大,故A项错误;同理说明B项错误,C项正确;导体棒ab匀速向左运动时,导体棒ab产生的感应电流恒定不变,线圈M产生的磁场恒定不变,穿过线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生,则线圈N不受磁场力,没有收缩的趋势,故D项错误.二、非选择题15.(2024·郑州模拟)在探讨电磁感应现象和磁通量改变时感应电流方向的试验中,所需的试验器材如图所示.现已用导线连接了部分试验电路.(1)请画实线作为导线从箭头1和2处连接其余部分电路;(2)试验时,将L1插入线圈L2中,合上开关瞬间,视察到检流计的指针发生偏转,这个现象揭示的规律是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)(多选)某同学设想使一线圈中电流逆时针流淌,另一线圈中感应电流顺时针流淌,可行的试验操作是________.A.抽出线圈L1B.插入软铁棒C.使变阻器滑片P左移D.断开开关答案(1)如图;(2)闭合电路中磁通量发生改变时,闭合电路中产生感应电流;(3)BC解析(1)本试验中L1与电源相连,通过调整滑动变阻器使L2中的磁通量发生改变,从而使L2产生电磁感应现象,故L2应与检流计相连;如答案图所示.(2)指针发生偏转说明电路中有电流产生,产生的缘由是闭合回路中磁通量发生了改变;故结论为:闭合电路中磁通量发生改变时,闭合电路中产生感应电流.(3)感应电流的方向与原电流方向相反,则它们的磁场也肯定相反,由楞次定律可知,原磁场应增加,故可以加入铁芯或使变阻器滑片P左移.。
电磁感应现象楞次定律(1)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。
(×)(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。
(√)(3)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变更,线框中也没有感应电流产生。
(√)(4)当导体切割磁感线时,肯定产生感应电动势。
(√)(5)由楞次定律知,感应电流的磁场肯定与引起感应电流的磁场方向相反。
(×)(6)感应电流的磁场肯定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变更。
(√)(1)1831年,英国物理学家法拉第发觉了——电磁感应现象。
(2)1834年,俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律——楞次定律。
突破点(一) 对电磁感应现象的理解和推断1.推断感应电流的流程(1)确定探讨的回路。
(2)弄清晰回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ。
(3)⎩⎨⎧ Φ不变→无感应电流。
Φ变更→⎩⎪⎨⎪⎧ 回路闭合,有感应电流;回路不闭合,无感应电流,但有感应电动势。
2.磁通量Φ发生变更的三种常见状况(1)磁场强弱不变,回路面积变更。
(2)回路面积不变,磁场强弱变更。
(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生变更。
[题点全练]1.(2024·徐州模拟)下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是( ) A.开关S 闭合稳定后,线圈N 中 B.磁铁向铝环A 靠近,铝环A 中 C.金属框从A 向B 运动,金属框中 D.铜盘在磁场中按图示方向转动,电阻R 中解析:选A 开关S 闭合稳定后,穿过线圈的磁通量保持不变,线圈不产生感应电流,故A 符合题意;磁铁向铝环A 靠近,穿过铝环A 的磁通量在增大,铝环A 产生感应电流,故B 不符合题意;金属框从A 向B 运动,穿过线框的磁通量时刻在变更,线框产生感应电流,故C 不符合题意;铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故D 不符合题意。
2.(2024·上海模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及开关如图连接。
专题27 法拉第电磁感应定律目录题型一实验:探究影响感应电流方向的因素 (1)题型二感应电流的产生和方向判断 (4)题型三楞次定律推论的应用 (6)题型四“三定则、一定律”的应用 (9)题型五法拉第电磁感应定律的理解及应用 (10)题型六导体切割磁感线产生的感应电动势 (13)类型1 平动切割磁感线 (14)类型2 转动切割磁感线 (15)类型3 有效长度问题 (16)题型六自感现象 (17)题型一实验:探究影响感应电流方向的因素1.实验设计如图2所示,通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量,根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。
2.实验结论当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
3.注意事项实验前应首先查明电流表中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系,判断的方法是:采用如图所示的电路,把一节干电池与电流表及线圈串联,由于电流表量程较小,所以在电路中应接入限流变阻器R,电池采用旧电池,开关S采用瞬间接触,记录指针偏转方向。
【例1】探究感应电流方向的实验所需器材包括:条形磁体、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系).(1)实验现象:如图所示,在四种情况下,将实验结果填入下表.①线圈内磁通量增加时的情况①线圈内磁通量减少时的情况请填写表格中的空白项.(2)实验结论:当穿过闭合线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向________(选填“相同”或“相反”).(3)总结提炼: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________.(4)拓展应用:如图所示是一种延时继电器的示意图.铁芯上有两个线圈A和B.线圈A和电源连接,线圈B与直导线ab构成一个闭合回路.弹簧K与衔铁D相连,D的右端触头C 连接工作电路(未画出).开关S闭合状态下,工作电路处于导通状态.S断开瞬间,延时功能启动,此时直导线ab中电流方向为________(选填“a到b”或“b到a”).说明延时继电器的“延时”工作原理:________.【例2】在“探究电磁感应的产生条件”的实验中,先按如图甲所示连线,不通电时,电流计指针停在正中央,闭合开关S时,观察到电流表指针向左偏。
知识清单:电磁感应●知识点1——磁通量1.物理意义:磁通量表示穿过某个闭合面积的磁感线条数。
2.公式: Φ=BS cos θ ,(1)θ是磁场方向与平面法向量的夹角,(2)S 应是指闭合回路中有磁感线的那部分有效面积(3)磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响 【例如】求图中穿过闭合回路abcd 的磁通量由θ=0º,S 等于S 2 得磁通量:Φ=BS 2 3.单位:韦伯,Wb4.磁通量与感应电流的关系:穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中就产生出感应电流,而且磁通量变化越快(即磁通量变化率ΔΦΔt越大)感应电流就越大。
⎩⎨⎧Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势●知识点2——感应电流方向1.楞次定律:2.右手定则:让磁感线垂直从右手掌心进入,并使拇指指向导线切割磁感线的方向,四指所指的方向就是感应电流的方向.3.楞次定律的推论——(1)增反减同(2)强斥缩、弱吸胀内容例证阻碍原磁通量变化“增反减同”磁铁靠近线圈,B感与B原方向相反阻碍相对运动“来拒去留”磁铁与线圈靠近时排斥,远离时吸引使回路面积有变化“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁铁下移,a、b靠近阻碍原电流的变化“增反减同”合上S,B先亮4.一定律、三定则的比较适用范围基本现象右手螺旋定则电流的磁效应电流、运动电荷周围产生磁场左手定则磁场力磁场对电流、运动电荷的作用右手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动楞次定律闭合回路的磁通量发生变化●知识点3——感应电动势1.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回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 +r2.导体棒平动切割磁感线引起的感应电动势E = B L v sin α sin βsin γ(1)这里L 是导轨架之间的导体棒直线长度(有效长度)(2)这里的α 、β、γ是 B 、L 、 v 任两个量的夹角 (3)若B 、L 、v 相互垂直,则E =BLv(4)导体棒相当于电源,感应电流在导体棒中从负极流向正极3.导体棒转动切割磁感线引起的感应电动势E =12Bωl 2 (l 是导体棒的长度)4.磁感应强度变化引起的感应电动势E = n S ΔBΔt (S 是闭合回路中磁场的面积)5.多匝矩形线框在匀强磁场中匀速转动引起的感应电动势(1)中性面的三大特征:①Φ=BS (最大) ②电动势电流为0 ③改变电流方向 (2)峰值面的三大特征:①Φ = 0(最小)②电动势E m =n BS ω 、电流I m =E mR +r(最大)规律物理量 (用途) t=0时刻是中性面 t=0时刻是峰值面图像瞬时电动势 瞬时输出电压 瞬时电流 e =E m sin ωt u =U m sin ωt i =I m sin ωte =E m cos ωt u =U m cos ωt i =I m cos ωt峰值电动势 (计算电容器的击穿电压) E m =n BS ωE m =n BS ω电动势有效值 电压有效值 电流有效值 (计算电功率)E =E m 2U =U m 2I =I m 2E =E m 2U =U m 2I =I m 2平均值 (用于计算通过导体的电荷量)E =BL v E =n ΔΦΔtI =ER +r E =BL v E =n ΔΦΔtI =ER +r●知识点4——通过导体的电荷量q1.已知导体棒的位移xq =I tI =ER +r q =n ∆ΦR+r q =nLxR+rE =n ΔΦΔt2.已知导体棒只在安培阻力作用下的运动时间,利用动量定理,有-(I L B )t= 0 - mv 0 得 qLB = m v 0 q =mv 0LB●知识点5——电磁感应中的动力学问题1.安培力的大小、方向:⎭⎪⎬⎪⎫安培力公式:F A =BIl感应电动势:E =Bl v 感应电流:I =ER F 安=B 2l 2vR安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相反(安培力是阻力)2.外力克服安培力做功,将机械能转化为电能,电流(导线中电场力)做功再将电能转化为其他形式的能。
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。