专题01 电磁感应现象与楞次定律-【教育机构专用】2021年春季高二物理辅导讲义

专题1 电磁感应现象（教师版） 一、目标要求 目标要求 重、难点 磁通量 重点 探究产生感应电流的条件 重点 楞次定律 难点 二、知识点解析 1．磁通量 (1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场内有一垂直于磁场方向的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通，用符号Φ表示． (2)表达式： 若匀强磁场的磁感线与平面垂直，如图1所示，则此时穿过平面的磁通量为；若磁感线与平面不垂直，如图2所示，则公式中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，此时穿过平面abcd的磁通量应为，即为面积在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”． 图1 图2 (3)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是“”．． (4)理解： ①磁通量也可以用穿过平面的磁感线条数描述．磁感应强度越大，磁感线越密，则穿过单位面积的磁感线条数越多．因此，越大、越大，穿过这个面的磁感线条数就越多，磁通量就越大． ②磁通密度：根据可得，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此在工程技术 中常把磁感应强度称为磁通密度，用“”为单位：． ③在闭合电路中，公式的S指包含磁场那部分的有效面积． 如图3所示，闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场垂直，面积分别为S1和S2，且S1 > S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量相同．中的S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积S2． 图3 ④磁通量是标量，但有正负之分． 磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”；磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”． 如图4所示，环a和b的面积，它们套在同一磁铁的中央．从上往下看，穿过环a、b的磁感线如图5所示，磁感线有进有出，相互抵消后，则有．由此可知，在求磁通量时要按代数和的方法求总磁通量（穿过平面的磁感线净条数）． 图4 图5 ⑤磁通量与线圈的匝数无关． 磁通量与线圈匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量也不受线圈匝数的影响．所以直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数． 2．探究感应电流的条件 (1)探究：我们通过以下三组实验来探究感应电流的产生条件 ①如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生；而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生． 图6 图7 ②如图7所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但当磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生． ③将小螺线管A插入大螺线管B中不动，如图8所示，开关S接通或断开瞬间，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，改变滑动变阻器的阻值，电流表中也有电流流过． 图8 进一步分析不难看出：实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体运动即磁场运动改变磁通量；实验3是通过改变电流以改变磁场强弱，进而改变磁通量．故可以将产生感应电流的条件描述为“不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”． (2)结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流． 3．探究感应电流的方向 用条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池组装成如图所示的实验装置 如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表： 条形磁铁运动情况 原磁场方向 向下 向下 向上 向上 线圈中原磁通量变化 增加 减少 增加 减少 电流方向（电流表内） 自上而下 自下而上 自下而上 自上而下 线圈中感应电 流磁场的方向 向上 向下 向下 向上 原磁场与感应电 流磁场方向关系 相反 相同 相反 相同 磁体间的作用情况 排斥 吸引 排斥 吸引 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少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同． 4．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是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． (2)理解 ①“阻碍”从结果看使变化过程缓慢． ②“阻碍”并不是阻止磁通量的变化． ③“阻碍”的是原磁通量的变化． ④“阻碍”表现为既有反抗也有补偿． (3)其他表述：电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体（或磁体）间的相对运动． 引起感应电流的导体（或磁体）靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功，外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式能转变为电能的过程．这也是楞次定律的实质． 三、考查方向 题型1：磁通量的计算 典例一：（2020秋•会宁县期末）如图所示，矩形线圈放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，线圈面积为，匀强磁场的磁感应强度为，则通过线框