考点13 楞次定律 法拉第电磁感应定律-备战2022年高考物理一轮复习考点帮

考点13 楞次定律 法拉第电磁感应定律 楞次定律 法拉第电磁感应 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积叫做穿过这个面积的磁通量。 2．公式：Φ＝BS，单位符号是Wb。[注1] 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。 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做电磁感应。 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 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：感应电流的磁场总要阻碍[注2]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[注3] (1)内容：如图，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。 【注解释疑】 [注1] 磁通量是标量，但有正负，若磁通量为正，表示磁感线从规定的正面穿入；磁通量为负则反之。 [注2] “阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而是延缓了磁通量的变化过程。 [注3] 右手定则是楞次定律的特例，楞次定律适用于所有电磁感应现象，而右手定则适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况。 [深化理解] 1．感应电流的产生条件表述一、表述二本质相同。 2．右手定则常用于感应电流产生条件表述一对应的问题，楞次定律对表述一、表述二对应的问题都适用。 3．楞次定律的本质是能量守恒。 4．解题中常用到的二级结论： (1)楞次定律的三个推广含义：“增反减同”“增缩减扩”“来拒去留”。 (2)楞次定律的双解：①“加速向左运动”与“减速向右运动”等效。 ②“×增加”与“·减少”所产生的感应电流方向一样，反之亦然。 四、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。 (3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。[注1] 2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。[注2] (2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数。[注3] 3．导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割：E＝Blv。 (2)倾斜切割：E＝Blvsin_θ，其中θ为v与B的夹角。 (3)旋转切割(以一端为轴)：E＝Bl2ω。 【典例】 1．如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是(　　) A．螺线管中不会产生感应电流 B．螺线管中会产生感应电流 C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流 D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流 【答案】B 【解析】 当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确。 电磁感应中的电路和图像问题 1．电磁感应中电路知识的关系图 2．“三步走”分析电路为主的电磁感应问题 电磁感应中的图像问题[多维探究类] 图像 类型 随时间变化的图像，如B­t图像、Φ­t图像、E­t图像、I­t图像 随位移变化的图像，如E­x图像、I­x图像 (所以要先看坐标轴：哪个物理量随哪个物理量变化要弄清) 问题 类型 (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(画图像) (2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图像) 解题 方法 四个规律 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律 六类公式 (1)平均电动势E＝n (2)平动切割电动势E＝Blv (3)转动切割电动势E＝Bl2ω (4)闭合电路欧姆定律I＝ (5)安培力F＝BIl (6)牛顿运动定律的相关公式等 【典例】 1(多选)如图所示，水平面上固定一个顶角为60°的光滑金属导轨MON，导轨处于磁感应强度大小为B，方向竖直向下的匀强磁场中。质量为m的导体棒CD与∠MON的角平分线垂直，导轨与棒单位长度的电阻均为r。t＝0时刻，棒CD在水平外力F的作用下从O点以恒定速度v0沿∠MON的角平分线向右滑动，在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。若棒与导轨均足够长，则(　　) A．流过导体棒的电流I始终为 B．F随时间t的变化关系为F＝t C．t0时刻导体棒的发热功率为t0