2021版物理全能大一轮复习人教版讲义：10.1电磁感应现象　楞次定律

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修3-2

第十章　电 磁 感 应

第1讲　电磁感应现象　楞次定律　　　　

必备知识

一、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的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通。用字母Φ表示磁通量,则Φ=BS。

2.单位:1 Wb=1 T·m2。

3.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。

4.标矢性:磁通量是标量,但有正负。

图中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为B,且与平面a′b′cd垂直。则通过矩形abcd的磁通量为BS1cosθ或BS3,通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3, 通过矩形abb′a′的磁通量为0。

二、电磁感应现象

1.定义:当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)电路闭合。

(2)磁通量变化。

3.电磁感应现象的实质:电路中产生感应电动势,如果电路闭合则有感应电流产生。

4.能量转化:发生电磁感应现象时,是机械能或其他形式的能转化成电能。

三、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平面内,让磁感线垂直掌心进入,并使大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。

基础小题

1.判断下列题目的正误。

(1)磁通量有正负之分,所以是矢量。 (　　)

(2)部分导体切割磁感线运动时,会产生感应电流。 (　　)

(3)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关。 (　　)

(4)电路中的磁通量发生变化时,一定会产生感应电流。 (　　)

(5)感应电流的磁场总是与原磁场的方向相反。 (　　)

(6)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化。 (　　)

提示:(1)×。磁通量与功一样,是有正负的标量,假设磁感线穿入某面为正,则穿出该面为负。

(2)×。电路不闭合时,不能产生感应电流。

(3)√。例如,穿过n匝线圈的磁感线的条数和穿过1个线圈的磁感线的条数是相同的,那么磁通量也相同。

(4)×。电路不闭合时,只产生感应电动势,不能产生感应电流。

(5)×。当磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。

(6)×。感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,而不能阻止磁通量的变化。

2.如图所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2、O3O4都是线圈的对称轴,若使线圈中产生感应电流,下列方法正确的是              (　　)

A.矩形线圈绕O3O4轴转动

B.矩形线圈沿纸面向上平动

C.矩形线圈沿纸面向左平动

D.矩形线圈绕a点在纸面内转动

【解析】选A。线圈绕轴O3O4转动时,穿过线圈的磁通量将发生变化,则有感应电流产生,故A正确;由于磁场为匀强磁场,无论线圈在平面内如何平动,其磁通量都不变化,因此都不会产生感应电流,故B、C错误;矩形线圈绕a点在纸面内转动,其磁通量不变化,因此不会产生感应电流,故D错误。

3.(教材改编题)如图所示,一水平放置的矩形线圈abcd在磁铁N极附近竖直自由下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,这三个位置都靠得很近,在这个过程中,线圈中感应电流的方向是              (　　)

A.沿a→b→c→d的方向流动

B.沿d→c→b→a的方向流动

C.由Ⅰ到Ⅱ是沿a→b→c→d的方向流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿d→c→b→a的方向流动

D.由Ⅰ到Ⅱ是沿d→c→b→a的方向流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿a→b→c→d的方向流动

【解析】选A。磁铁产生的磁场如图所示,线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的向上的磁通量减小,则产生感应电流的磁场方向向上,由右手定则知电流沿abcd方向;线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,线圈内穿过的向下的磁通量增加,则感应电流的磁场方向向上,由右手定则知感应电流方向沿abcd方向,综上所述,故A正确,B、C、D错误。

4.如图甲所示,虚线框内有匀强磁场,1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环,分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量;如图乙所示,两同心圆环A和B处在同一平面内,B的半径小于A的半径。一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直,则穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB,则有              (　　)

A.Φ1>Φ2　ΦA>ΦB　　　　　 B.Φ1=Φ2　ΦA<ΦB

C.Φ1<Φ2　ΦA=ΦB    D.无法比较

【解析】选B。对于图甲,只有圆环1内有磁场,由环1与环2构成的环内没有磁场,所以环1和环2的磁通量是相等的,即Φ1=Φ2;对于图乙,根据磁感线的分布情况可知,磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上,外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线,磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数,而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间,所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分,B的面积小,抵消较小,则磁通量较大,所以ΦB>ΦA。

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