15.电磁感应、楞次定律和右手定则
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电磁感应现象、楞次定律一、电磁感应现象的判断1.常见的产生感应电流的三种情况2.判断电路中能否产生感应电流的一般流程二、楞次定律和右手定则1.楞次定律及应用2.右手定则的理解和应用(1)右手定则适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
(2)右手定则是楞次定律的一种特殊形式,用右手定则能解决的问题,用楞次定律均可代替解决。
(3)右手定则应用“三注意”:①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
内容 例 证 阻碍原磁通量变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”三、针对练习1、如图所示,无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD 在同一平面内,线圈的AB 边与直导线平行。
现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB 边与直导线平行,在AB 边靠近直导线的过程中,下列说法正确的是( )A .线圈内产生的感应电流方向是ADCBAB .直导线对AB 边和CD 边的安培力等大反向C .直导线对AD 边和BC 边的安培力等大反向D .在线圈ABCD 内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向外2、(多选)近几年,许多品牌手机推出无线充电功能,最方便的应用场景之一,是在家用汽车上实现手机无线充电。
如图所示为手机无线充电的工作原理示意图,其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈,若在充电基座内的输电线圈中通入方向由b经线圈到a,且正在变大的电流,在手机受电线圈中接一个电阻,则()A.受电线圈中,通过电阻的电流方向由c到dB.受电线圈中,通过电阻的电流方向由d到cC.受电线圈与送电线圈相互吸引D.受电线圈与送电线圈相互排斥3、(多选)如图甲所示,导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动,导轨电阻不计,磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示,大小随时间变化的情况如图乙所示,在0~t1时间内()A.若ab不动,则ab、cd中均无感应电流B.若ab不动,则ab中有恒定的感应电流,但cd中无感应电流C.若ab向右匀速运动,则ab中一定有从b到a的感应电流,cd向左运动D.若ab向左匀速运动,则ab中一定有从a到b的感应电流,cd向右运动4、(多选)荡秋千是一项同学们喜欢的体育活动。
电磁感应、楞次定律和右手定则(1)电流的磁效应是由电生磁,是通过电流获得磁场的现象;电磁感应现象是磁生电现象,两个过程是相反的。
(2)感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
根据公式(其中为闭合回路所围面积和磁感线间的夹角)可知,有四种情形:(1)B不变,S变,则;(2)B变化,S不变,则;(3)B变,S也变,则(但);(4)B不变,S不变,变化,则。
“切割磁感线”产生感应电流和“磁通量变化”产生感应电流在本质上是一致的。
回路中是否产生感应电流,不是看有没有导体切割磁感线,关键是看闭合回路的磁通量是否发生了变化。
1.导体做切割磁感线运动,在电路中产生感应电流,是该导体的机械能转化为电能。
2.如图所示,当图中R变化时,线圈a中变化的电流产生变化的磁场,从而使b中的磁通量发生变化而在b中产生感应电流。
此处电能是螺线管a转移给b的。
但此处的转移并不像导线导电一样直接转移,而是一个间接的转移:电能磁场能电能,实质上还是能量的转化。
楞次定律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。
应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是:(1)明确所研究的闭合电路,判断原磁场的方向;(2)判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况;(3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向;(4)由安培定则根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向。
右手定则1.内容:伸出右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,并使拇指指向导体运动方向,这时其余四指所指方向就是感应电流的方向。
楞次定律的另一种表述感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因:(1)就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。
(2)就相对运动而言,阻碍导体间的相对运动,简称口诀:“来拒去留”。
(3)就闭合电路的面积而言,致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。
收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化。
论述电磁感应楞次定律和右手定则的应用楞次定律有两种常用的表述形式,第一种是“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”,它反映了感应电流的方向应遵循的规律;第二种是“感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因”,它反映了感应电流产生的某种作用力的效果。
第一种表述应用楞次定律的关键是抓住“感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化”,主要意思就是“引起感应电流的磁通量增大时,感应电流的磁场应和引起感应电流的磁场反向;引起感应电流的磁通量减小时,感应电流的磁场应和引起感应电流的磁场同向”。
此种表述可总结为四个字“增反减同”。
第二种表述关键是先找出引起感应电流的原因(如磁通量变化、相对运动等),再来从力的角度确定阻碍方式(如阻碍磁通量变化,阻碍相对运动等)。
可总结为“来拒去留”。
下面就通过两个典型的题目来剖析楞次定律和右手定则。
例1:在下图图1中,一导体环被一绝缘细丝线悬挂在空中,在螺线管附近正对螺线管放置,螺线管绕线两端铜丝分别和两光滑平行金属导轨相连。
另一导体MN 与导轨接触良好,整个导轨处于垂直向里的匀强磁场中。
若导体环中产生了从右向左看是顺时针的电流。
则导体MN可能的运动情况是()A、向右加速运动B、向右减速运动C、向左加速运动D、向左减速运动分析:由于在导体环中产生的电流方向是顺时针(从右向左)。
故可由安培定则可知导体环内部的感应磁场的磁感线方向是从右向左穿过导体环。
而螺线管产生的磁场穿过导体环的方向有两种情况:(1)若螺线管产生的磁场穿过导体环的方向也是从右向左,则说明穿过导体环的原磁通量是减少的,即螺线管产生的磁场是减弱的,从而说明了两个问题一是螺线管中的电流方向或导体MN中的电流方向是从N到M,由右手定则可知导体MN向右运动。
二是导体MN中的感应电流是减弱的,可由I=E/R,E=Blv知导体MN做减速运动。
即选项B是可能的。
(2)若螺线管产生的磁场穿过导体环的方向是从左向右,则说明穿过导体环的原磁通量是增加的,即螺线管产生的磁场是增强的,从而也说明了两个问题一是由安培定则可知螺线管中的电流方向或导体MN中的电流方向是从M到N,由右手定则可知导体MN向左运动。