高考物理復習 電磁感應楞次定律 ppt

電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象 楞次定律楞次定律(1)(1)鹽城市明達中學鹽城市明達中學 王乃喜王乃喜考綱要求：考綱要求： 1 1、磁通量、磁通量 ( () 2 2、電磁感應現(xiàn)象、電磁感應現(xiàn)象 ( () 3 3、感應電流的產(chǎn)生條件、感應電流的產(chǎn)生條件 ( () 4 4、楞次定律、楞次定律 ( ()重、難點：重、難點： 感應電流的產(chǎn)生條件感應電流的產(chǎn)生條件 楞次定律的應用楞次定律的應用 1、概念：、概念： 。簡稱磁通。簡稱磁通 通常在數(shù)值上可以認為通常在數(shù)值上可以認為 2、磁通量的計算、磁通量的計算 公式公式: 。 單位：單位： 1Wb=1T m2一、磁通量一、磁通量穿過某一面積的磁穿過某一面積的磁感線條數(shù)感線條數(shù) =BS韋伯（韋伯（Wb）在勻強磁場中，磁感應強度與垂直在勻強磁場中，磁感應強度與垂直磁場方向的面積磁場方向的面積S的乘積叫穿過這的乘積叫穿過這個面積的磁通量個面積的磁通量磁通量磁通量BScosBSB B在勻強磁場在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公中，若磁感線與平面不垂直，公式式=BS中的中的S應為平面在垂直于磁感線方向上應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。的投影面積。磁通量磁通量是是 ，(矢量或標量矢量或標量)v若對同一平面，磁感線有穿入、若對同一平面，磁感線有穿入、穿出，則磁通量等于穿過平面的穿出，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈數(shù)：磁感線的凈數(shù)： ；即穿入、穿出要相互抵消。即穿入、穿出要相互抵消。由于由于B= /S，可知：磁感應強度可知：磁感應強度B等等于于 ，因此磁感應強，因此磁感應強度又叫度又叫 .穿過單位面積的磁通量穿過單位面積的磁通量磁通密度磁通密度標量標量= 1 21 2例例1、如圖所示，框架面積為如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應強度，框架平面與磁感應強度為為B的勻強磁場方向垂直，則穿過線框平面的磁通量的勻強磁場方向垂直，則穿過線框平面的磁通量為為 ；若使框架繞軸；若使框架繞軸OO/轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過60 角，則穿過線框平角，則穿過線框平面的磁通量為面的磁通量為 ；若從初始位置轉(zhuǎn)過；若從初始位置轉(zhuǎn)過180 角，則穿角，則穿過線框平面的磁通量變化了過線框平面的磁通量變化了 。BSBS/22BS思考思考:N匝線框呢匝線框呢?例2、如圖所示，在垂直于條形磁鐵的軸線的同一平面內(nèi)，有兩個圓形線圈，內(nèi)線圈 ，外線圈 。問穿過這兩個線圈的磁通量哪個大？解析解析:條形磁鐵外部的磁感線是從條形磁鐵外部的磁感線是從N極出發(fā)極出發(fā),經(jīng)外界經(jīng)外界空間磁場由空間磁場由S極進入極進入,在磁體內(nèi)部的磁感線從在磁體內(nèi)部的磁感線從S極指極指向向N極極,又因磁感線是閉合的平滑曲線又因磁感線是閉合的平滑曲線,所以條形磁所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多.內(nèi)部從上向下穿過內(nèi)部從上向下穿過 兩環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多兩環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多,而外部從下向上穿過而外部從下向上穿過環(huán)的磁感線條數(shù)多于環(huán)的磁感線條數(shù)多于環(huán)環(huán),則則環(huán)從下向上穿過的環(huán)從下向上穿過的凈磁感線條數(shù)多于凈磁感線條數(shù)多于環(huán)環(huán),所以所以環(huán)的磁通量大于環(huán)的磁通量大于環(huán)的磁通量。環(huán)的磁通量。二、電磁感應現(xiàn)象二、電磁感應現(xiàn)象 1.電磁感應現(xiàn)象：電磁感應現(xiàn)象： 現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動勢稱為現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動勢稱為 ，所產(chǎn)生的電流稱，所產(chǎn)生的電流稱為為 .閉合電路的一部分導體閉合電路的一部分導體做切割磁感線的運動做切割磁感線的運動利用磁場產(chǎn)生電流的利用磁場產(chǎn)生電流的感應電動勢感應電動勢感應電流感應電流磁體與閉合線圈磁體與閉合線圈間的相對運動間的相對運動2、產(chǎn)生感應電流的條件、產(chǎn)生感應電流的條件穿過穿過 的的 發(fā)生變化發(fā)生變化 閉合電路的一部分導體在磁場中做閉合電路的一部分導體在磁場中做 磁感線磁感線 3 3、產(chǎn)生感應電動勢的條件、產(chǎn)生感應電動勢的條件 穿過電路的穿過電路的 發(fā)生變化發(fā)生變化 導體在磁場中做導體在磁場中做 磁感線磁感線注注: :產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于 . .磁通量磁通量電源電源切割切割磁通量磁通量切割切割閉合電路閉合電路例3、下列圖中能產(chǎn)生感應電流的（）BCFOOCvAvBvDOOEFvSN三、感應電流方向的判斷三、感應電流方向的判斷1楞次定律楞次定律 內(nèi)容內(nèi)容: :感應電流總具有這樣的方向，即感應電流總具有這樣的方向，即感應電流感應電流的磁場的磁場總要總要 引起感應電流的引起感應電流的 . . 對對“阻礙阻礙”意義的理解意義的理解 “阻礙阻礙”不是不是 ，而是，而是“延緩延緩”，感應電，感應電流的磁場不會阻止原磁場的變化，只能使原磁流的磁場不會阻止原磁場的變化，只能使原磁場的變化被延緩了，原磁場的變化趨勢不會改場的變化被延緩了，原磁場的變化趨勢不會改變變 阻礙的是阻礙的是 ，而不是原磁場本，而不是原磁場本身，如果原磁場不變化，即使它再強，也不會身，如果原磁場不變化，即使它再強，也不會產(chǎn)生感應電流產(chǎn)生感應電流 阻止阻止原磁場的變化原磁場的變化阻礙阻礙磁通量的變化磁通量的變化阻礙不是相反當原磁通減小時，感應電流阻礙不是相反當原磁通減小時，感應電流的磁場與原磁場的磁場與原磁場 ，以阻礙其減??；當原磁，以阻礙其減??；當原磁通增加時，感應電流的磁場與原磁場通增加時，感應電流的磁場與原磁場 ，以，以阻礙其增加阻礙其增加, ,當磁體遠離導體運動時，導體運當磁體遠離導體運動時，導體運動將和磁體運動動將和磁體運動 ，以阻礙其相對運動，以阻礙其相對運動 由于由于“阻礙阻礙”，為了維持原磁場的變化，必，為了維持原磁場的變化，必須有外力克服這一須有外力克服這一“阻礙阻礙”而做功，從而導致而做功，從而導致其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能 同向同向反向反向同向同向B BS S 從從“阻礙相對運動阻礙相對運動”的角度來看，楞次定律的角度來看，楞次定律的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既然有感的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既然有感應電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于應電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于是由相對運動引起的，所以只能是機械能減少是由相對運動引起的，所以只能是機械能減少轉(zhuǎn)化為電能，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是轉(zhuǎn)化為電能，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙阻礙”相對相對運動運動 從從“阻礙磁通量變化阻礙磁通量變化”的角度來看，由磁通量的角度來看，由磁通量計算式計算式=BSsin=BSsin可知，引起磁通量變化的因素可知，引起磁通量變化的因素有有楞次定律的具體應用楞次定律的具體應用 磁通量的變化量磁通量的變化量 . = 2 1從從“阻礙自身電流變化阻礙自身電流變化”的角度來看，就的角度來看，就是是 現(xiàn)象現(xiàn)象 總而言之，理解總而言之，理解“阻礙阻礙”含義時要明確：含義時要明確： 誰起阻礙作用 ; 阻礙的是什么 ; 怎樣阻礙 ; 阻礙的結(jié)果怎樣 .感應磁場感應磁場原磁場的磁通量變化原磁場的磁通量變化“增反減同增反減同”減緩原磁場的磁通減緩原磁場的磁通量的變化量的變化自感自感楞次定律的應用步驟楞次定律的應用步驟 確定原磁場方向確定原磁場方向 判定原磁場如何變化（增大還是減?。┡卸ㄔ艌鋈绾巫兓ㄔ龃筮€是減?。?確定感應電流的磁場方向（增反減同）確定感應電流的磁場方向（增反減同） 根據(jù)安培定則判定感應電流的方向根據(jù)安培定則判定感應電流的方向 解：解：第一步，判斷原磁場的方向。根據(jù)第一步，判斷原磁場的方向。根據(jù)安培定則，可知矩形線圈中的磁場方向向里安培定則，可知矩形線圈中的磁場方向向里 例例4、如圖所示，長直導線中的電流如圖所示，長直導線中的電流 I 向上，當向上，當 I 減小時，判斷矩形線圈中感應電流的方向減小時，判斷矩形線圈中感應電流的方向 。 第二步，判斷穿過矩形線圈的磁通量的第二步，判斷穿過矩形線圈的磁通量的變化。長直導線中的電流變化。長直導線中的電流 I 減小時，磁場也減小時，磁場也減弱，穿過矩形線圈的磁通量減少。減弱，穿過矩形線圈的磁通量減少。 第三步，根據(jù)楞次定律，矩形線圈中產(chǎn)生的感應電第三步，根據(jù)楞次定律，矩形線圈中產(chǎn)生的感應電流的磁場與原磁場方向相同，垂直屏面向里。流的磁場與原磁場方向相同，垂直屏面向里。 第四步，根據(jù)安培定則，矩形線圈中產(chǎn)生的感應電第四步，根據(jù)安培定則，矩形線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向為順時針方向。流的方向為順時針方向。I上一頁下一頁退 出 解：解：第一步，判斷原磁場的方向。由第一步，判斷原磁場的方向。由于磁鐵于磁鐵N極向下，可判斷出穿過線圈的磁場極向下，可判斷出穿過線圈的磁場方向向下。方向向下。 例例5、如圖所示，已知線圈中的感如圖所示，已知線圈中的感應電流的方向，試判斷條形磁鐵是應電流的方向，試判斷條形磁鐵是向上運動，還是向下運動？向上運動，還是向下運動？ 第二步，根據(jù)安培定則，由感應電流的第二步，根據(jù)安培定則，由感應電流的方向可判斷出感應電流的磁場方向也向下。方向可判斷出感應電流的磁場方向也向下。 第三步，穿過線圈的原磁場與感應電流的磁場方向相第三步，穿過線圈的原磁場與感應電流的磁場方向相同，由楞次定律可判斷出穿過線圈的磁通量減少。同，由楞次定律可判斷出穿過線圈的磁通量減少。NS因此，可判斷出條形磁鐵是向上運動的。因此，可判斷出條形磁鐵是向上運動的。vI上一頁下一頁退 出楞次定律的推廣應用楞次定律的推廣應用 產(chǎn)生感應電流的原因，既可以是磁通量的變化，也可以產(chǎn)生感應電流的原因，既可以是磁通量的變化，也可以是引起磁通量變化的相對運動或回路變形等；感應電流是引起磁通量變化的相對運動或回路變形等；感應電流效果既可以是感應電流產(chǎn)生的磁場，也可以是因感應電效果既可以是感應電流產(chǎn)生的磁場，也可以是因感應電流的出現(xiàn)而引起的機械作用等。常見的兩種典型的機構(gòu)流的出現(xiàn)而引起的機械作用等。常見的兩種典型的機構(gòu)作用表現(xiàn)作用表現(xiàn)： 1 1阻礙相對運動阻礙相對運動“來拒去留來拒去留” 2 2致使回路面積變化致使回路面積變化“增縮減擴增縮減擴”（穿過回路的磁感線皆朝同一方向）例例6如圖所示，當條形磁鐵做下列運動時，線圈中如圖所示，當條形磁鐵做下列運動時，線圈中感應電流方向是（從左往右看）感應電流方向是（從左往右看） A磁鐵靠近線圈時，電流方向是逆時針的磁鐵靠近線圈時，電流方向是逆時針的 B磁鐵靠近線圈時，電流方向是順時針的磁鐵靠近線圈時，電流方向是順時針的 C磁鐵遠離線圈時，電流方向是逆時針的磁鐵遠離線圈時，電流方向是逆時針的 D磁鐵遠離線圈時，電流方向是順時針的磁鐵遠離線圈時，電流方向是順時針的A D思考:如果鐵環(huán)用絕用絕緣細線懸掛著呢緣細線懸掛著呢?練習練習 一閉合銅環(huán)從靜止開始由高處下落并通過條一閉合銅環(huán)從靜止開始由高處下落并通過條形磁鐵，若空氣阻力不計，則在銅環(huán)的運動形磁鐵，若空氣阻力不計，則在銅環(huán)的運動過程中，下列說法中正確的是過程中，下列說法中正確的是 A銅環(huán)在磁鐵上方時，加速度小于銅環(huán)在磁鐵上方時，加速度小于g，在下方時小于在下方時小于g B銅環(huán)在磁鐵上方時，加速度小于銅環(huán)在磁鐵上方時，加速度小于g，在下方時大于在下方時大于g C銅環(huán)在磁鐵下方時，加速度大于銅環(huán)在磁鐵下方時，加速度大于g，在下方時小于在下方時小于g D銅環(huán)在磁鐵下方時，加速度大于銅環(huán)在磁鐵下方時，加速度大于g，在下方時大于在下方時大于g A例例7： 如圖所示，一輕質(zhì)閉合彈簧線圈用絕緣細線懸掛著，現(xiàn)將一如圖所示，一輕質(zhì)閉合彈簧線圈用絕緣細線懸掛著，現(xiàn)將一根條形磁鐵的根條形磁鐵的N極，垂直于彈簧線圈的平面靠近線圈，在此極，垂直于彈簧線圈的平面靠近線圈，在此過程中，彈簧線圈將發(fā)生什么現(xiàn)象？過程中，彈簧線圈將發(fā)生什么現(xiàn)象？答：線圈將徑向收縮并向左擺動答：線圈將徑向收縮并向左擺動 練習練習如圖，在水平光滑的兩根金屬導軌上放置如圖，在水平光滑的兩根金屬導軌上放置兩根導體棒兩根導體棒AB、CD，當條形磁鐵插入與拔出時，當條形磁鐵插入與拔出時導體棒如何運動？（不考慮導體棒間的磁場力）導體棒如何運動？（不考慮導體棒間的磁場力）ABCD答案：答案：插入時：相向運動插入時：相向運動拔出時：相互遠離拔出時：相互遠離小結(jié)：小結(jié)： 楞次定律的實質(zhì)是產(chǎn)生感應電流的過程必須遵守楞次定律的實質(zhì)是產(chǎn)生感應電流的過程必須遵守能量守恒定律能量守恒定律表述為：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的表述為：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的相對運動相對運動。表述為：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的表述為：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化磁通量的變化。從磁通量變化的角度來看從磁通量變化的角度來看從導體和磁體的相對運動的角度來看從導體和磁體的相對運動的角度來看楞次定律楞次定律阻礙阻礙表現(xiàn)為表現(xiàn)為“來拒去留來拒去留”阻礙阻礙表現(xiàn)為表現(xiàn)為“增反減同增反減同”如圖所示，導線如圖所示，導線 ab 和和 cd 相互平行，試確定在開關(guān)相互平行，試確定在開關(guān)閉合和斷開的瞬間，導線閉合和斷開的瞬間，導線 cd 中感應電流的方向。中感應電流的方向。cadb上一頁下一頁退 出練習練習cadb閉合閉合:d c斷開斷開:c d如圖所示，把一條形磁鐵從閉合螺線管的右端插如圖所示，把一條形磁鐵從閉合螺線管的右端插入，試判斷螺線管里產(chǎn)生感應電流的方向。入，試判斷螺線管里產(chǎn)生感應電流的方向。Nv上一頁下一頁退 出練習練習aba b 如圖所示：當矩形線框從通電直導線右邊向左靠近直導線過程中，（1）線框中感應電流的方向如何？（2）線框所受安培力的合力方向如何？練習：abcdvIB原增大B感B感右手螺旋定則感應電流方向：abcda左手定則：安培力方向F1F2，向右F1F2練習練習如圖所示，在兩根平行長直導線如圖所示，在兩根平行長直導線M、N中，通以同中，通以同方向，同強度的電流，導線框方向，同強度的電流，導線框abcd和兩導線在同一平和兩導線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導線垂直的方向，自右向左在兩導面內(nèi)，線框沿著與兩導線垂直的方向，自右向左在兩導線間勻速移動，在移動過程中，線框中感應電流的方向線間勻速移動，在移動過程中，線框中感應電流的方向： ( ) (A)沿沿abcda不變；不變； (B)沿沿dcbad不變；不變； (C)由由abcda變成變成dcbad； (D)由由dcbad變成變成abcda。vMNIIabcd分析分析：畫出磁感應線的分：畫出磁感應線的分布情布情 況如圖示，自右向左況如圖示，自右向左移動時，感應電流的磁場移動時，感應電流的磁場向外，所以感應電流為逆向外，所以感應電流為逆時針方向。時針方向。 B 練習練習、導線框?qū)Ь€框abcd與直導線在同一平面內(nèi)，直導線中與直導線在同一平面內(nèi)，直導線中通有恒定電流通有恒定電流I，當線框自左向右勻速通過直導線的過，當線框自左向右勻速通過直導線的過程中，線框中感應電流如何流動？程中，線框中感應電流如何流動？vIabcd解：畫出磁場的分布情況如圖示：解：畫出磁場的分布情況如圖示：開始運動到開始運動到A位置，向外的磁通量增加，位置，向外的磁通量增加，I 的方向為的方向為順時針順時針，A當當dc邊進入直導線右側(cè)，直到線框在正中間邊進入直導線右側(cè)，直到線框在正中間位置位置B時，向外的磁通量減少到時，向外的磁通量減少到0， I 的方向的方向為為逆時針逆時針，B接著運動到接著運動到C，向里的磁通量增加，向里的磁通量增加，I 的方向為的方向為逆時針逆時針，C當當ab邊離開直導線后，向里的磁通量減少，邊離開直導線后，向里的磁通量減少，I 的方向為的方向為順時針順時針。所以，感應電流的方向先是順時針，接著為逆時針，所以，感應電流的方向先是順時針，接著為逆時針， 然后又為順時針。然后又為順時針。練習練習 、如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(huán)套在一根無限如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(huán)套在一根無限長的光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)長的光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)(未穿出未穿出)的過程中，兩環(huán)的運動情況是：的過程中，兩環(huán)的運動情況是：( )(A)同時向左運動，距離增大；同時向左運動，距離增大；(B)同時向左運動，距離不變；同時向左運動，距離不變；(C)同時向左運動，距離變??；同時向左運動，距離變??；(D)同時向右運動，距離增大。同時向右運動，距離增大。SNvC思考：磁鐵與環(huán)之間是不是一定存在相互作用而使思考：磁鐵與環(huán)之間是不是一定存在相互作用而使得其阻礙相對運動呢？得其阻礙相對運動呢？練習練習、在圖所示裝置中，是一個繞垂直于紙面的軸、在圖所示裝置中，是一個繞垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動的閉合導線框，當滑線變阻器的滑片自左向轉(zhuǎn)動的閉合導線框，當滑線變阻器的滑片自左向右滑動時，線框的運動情況是：（右滑動時，線框的運動情況是：（ ）A A、保持靜止不動、保持靜止不動B B、逆時針轉(zhuǎn)動、逆時針轉(zhuǎn)動C C、順時針轉(zhuǎn)動、順時針轉(zhuǎn)動D D、轉(zhuǎn)動方向由電源極性決定、轉(zhuǎn)動方向由電源極性決定C拔出插入 如圖所示：條型磁鐵如圖所示：條型磁鐵N極向下插入和拔出線圈，試判極向下插入和拔出線圈，試判斷線圈中感應電流的方向。斷線圈中感應電流的方向。（1）B原B原（2）增大（3）B感B感（4）右手螺旋定則感應電流方向：B到AB原（1）B原（2）減?。?）B感B感（4）右手螺旋定則感應電流方向：A到B