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考情分析
1.高考对本专题的考查主要是电磁感应现象的分析与判断、感应电动势与感应电流的计算,电磁感应现象中的电路、图像、能量、动量等问题。本专题命题综合性较强,经常以选择题和计算题的形式出现。
2.备考中,要重视体现新情境的电磁感应问题,导体棒的受力及运动分析、电磁感应与动量定理和动量守恒定律相结合的综合性问题。
课程标准
1.通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
2.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。
3.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。
4.通过实验,了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
实验十四:探究影响感应电流方向的因素。
第1节 电磁感应现象 楞次定律
一、电磁感应现象
1.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的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
(2)公式:Φ=BS。单位:韦伯,符号是Wb。
(3)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
(4)磁通量是标量(选填“矢量”或“标量”),但有正负。如果把磁感线从线圈的某一侧穿过的磁通量记为正,那么磁感线从线圈另一侧穿过的磁通量为负。
2.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作电磁感应现象。
(2)产生感应电流的条件:a.电路闭合;b.磁通量变化。
(3)实质:机械能或其他形式的能量转化为电能。
二、感应电流方向的判断
1.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要阻碍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
(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,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:导体切割磁感线产生感应电流。
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)磁通量大小与线圈匝数有关。 (×)
(2)磁通量是标量,但有正负,正负只表示磁感线从闭合回路的哪个面穿过。 (√)
(3)只要磁通量发生变化就一定有感应电流。 (×)
(4)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 (×)
(5)由楞次定律知,感应电流的磁场只起到阻碍作用而不能阻止。 (√)
(6)当闭合回路里有导线切割磁感线,则电路中就一定有感应电流。 (×)
二、教材习题衍生
1.(人教版必修第三册改编)某实验装置如图1所示,在铁芯P上绕着两个线圈A、B,现给线圈A分别接图2所示的电流,则在t1至t2时间内,与线圈B所接的电流表没有示数的是( )
图1
A B C D
图2
[答案] A
2.(人教版选择性必修第二册改编)如图所示,在通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈ABCD,线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧,垂直于导线左右平移时,其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断:线圈在向哪个方向移动?如果通电导线电流减小,线圈将向哪个方向运动?如果矩形线圈周长不变,由矩形突然变成圆形,在这过程中,线圈中有无感应电流?
[解析] 选择矩形线圈为研究对象,画出通电直导线一侧的磁感线分布图如图,磁感线方向垂直纸面向里,用“×”表示。 已知矩形线圈中感应电流的方向是A→B→C→D→A,根据右手螺旋定则,感应电流的磁场方向是垂直纸面向外的(即指向读者的,用矩形中心的圆点“·”表示)。现在已经判明感应电流的磁场垂直纸面向外指向读者,跟原来磁场的方向相反。根据楞次定律,感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的,因此线圈移动时通过它的磁通量一定是在增大,这说明线圈在向左移动。如果通电导线电流减小,穿过线圈的磁通量将减少,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍其减小,线圈将向左运动。由矩形突然变成圆形,穿过线圈的磁通量发生变化,在这过程中,线圈中有感应电流。
[答案] 向左 向左 有
3.(人教版选择性必修第二册改编)如图所示,一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动。拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,看到的现象及现象分析正确的是( )
A.磁铁插向