第10章 第29讲 电磁感应楞次定律（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

第29讲 电磁感应 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. (2)公式:Φ= BS ,单位:韦伯(Wb). (3)标矢性:磁通量是 标 量,但有正、负. (4)磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1. (5)磁通量的变化率(磁通量变化的快慢):磁通 量的 变化量 与所用时间的比值. 点拨:磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线 的条数,所以穿过线圈的磁通量、磁通量的变化 量、磁通量的变化率与匝数无关. 2.电磁感应 (1)概念:当穿过闭合电路的磁通量 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: 闭合 电路、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,机械能或其 他形式的能转化为 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,使拇指与其余四个手指垂 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. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 电磁感应现象的理解和判断 1.常见的产生感应电流的三种情况 2.判断是否产生感应电流的流程 (1)确定研究的回路. (2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定穿过该回 路的磁通量Φ. (3)Φ不变→无感应电流 Φ变化 不闭合,无感应电流,但有感应 电动势 回路闭合,有感应电流 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁􀪁 􀪁􀪁 如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置, OO'是它的对称轴,通电直导线AB 与OO'平行, 且AB、OO'所在平面与线圈平面垂直,如要在线 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 411 圈中形成方向为abcda的感应电流,可行的做法 是 ( D ) A.AB中电流I逐渐增大 B.AB中电流I先增大后减小 C.导线AB正对OO'靠近线圈 D.线圈绕OO'轴逆时针转动90°(俯视) 判断感应电流方向的两种方法 1.用楞次定律判断 (1)楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的 磁场(原磁场)的磁通量的变化 → 阻碍什么 ↓ 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁 通量本身 → 如何阻碍 ↓ 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向 与原磁场的方向相反;当磁通量减少时, 感应电流的磁场方向与原磁场的方向 相同,即“增反减同” → 阻碍效果 ↓ 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的 变化,这种变化将继续进行 → (2)应用楞次定律的思路 2.用右手定则判断 该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电 流,注意三个要点: (1)掌心———磁感线穿入; (2)拇指———指向导体运动的方向; (3)四指———指向感应电流的方向. (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 ) 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 楞次定律的推广应用 楞次定律的应用 楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流 的效果总是阻碍引起感应电流的原因,列表说明 如下: 内容 例证 阻碍原磁通 量变化——— “增反减同” 磁铁靠近线圈,B感 与B原 反向 阻碍相对运 动———“来 拒去留” 磁铁靠近,是斥力 磁铁远离,是引力 使回路面积 有扩大或缩 小 的 趋 势 ———“增 缩 减扩” P、Q 是 光 滑 固 定 导轨,a、b 是可移 动金属棒,磁铁下 移,a、b 靠近,a、b 与导轨围成的面积 减小 B 减小,线圈扩张 阻碍原电流 的变化——— “增反减同” 闭合S,B 灯先亮 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 511 (多选)如图所示,M 为水平放置的橡胶圆 盘,其外侧面均匀地带有负电荷.在 M 正上方用 丝线悬挂一个闭合铝环N,铝环也处于水平面 中,且M 盘和N 环的中心在同一条竖直线O1O2 上,现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2 轴按图示 方向逆时针加速转动,下列说法正确的是 ( AD ) A.铝环 N 内有沿逆时针方向的感应电流(从上 向下看) B.铝环N 有扩大的趋势 C.橡胶圆盘 M 对铝环 N 的作用力方向竖直 向下 D.橡胶圆盘 M 对铝环 N 的作用力方向竖直 向上 解析:橡胶圆盘 M 由静止开始绕其轴线O1O2 按 题图中所示方向逆时针加速转动,形成环形电 流,环形电流增大,橡胶圆盘的外侧面均匀地带 有负电荷,根据安培定则知,通过铝环 N 的磁通 量向下且增大,由楞次定律知,铝环 N 内有沿逆 时针方向的感应电流(从上向下看),铝环的面积 有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以,橡胶 圆盘 M 对铝环N 的作用力方向竖直向上,且铝 环 N 有收缩的趋势,A、D正确,B、C错误. 三定则一定律的综合应用 1.“三个定则、一个定律”的应用对比 名称 基本现象 应用的定 则或定律 电流的 磁效应 运动电荷、电 流产生磁场 右手螺旋定则 洛伦兹 力、安 培力 磁场对运动电荷、 电流有作用力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割 磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 2.三个定则一个定律的应用技巧 (1)应用楞次定律时,一般要用到右手螺旋定则. (2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右 手定则确定感应电流方向,再用左手定则确定安 培力方向,有时也可以直接用楞次定律的推广应 用确定. 3.利用程序法和逆向推理法分析二次感应问题 如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序 法;如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒 的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法. (1)程序法(正向推理法) (2)逆向推理法 ①依据二次感应产生的效应,判断二次感应电流 的方向. ②依据二次感应电流的方向,应用右手螺旋定 则,判定第二次感应电流产生的磁通量方向,明 确它是阻碍第一个感应磁场变化的. ③依据楞次定律,得出第一个感应磁场的方向及 相应的变化的可能情况,从而得到引起磁场变化 的电流的方向与变化. ④依据电流的方向,判断导体切割磁感线运动的 方向与速度. (二次感应)如图所示,放在金属导轨(不计 电阻)上的导体棒ab,在匀强磁场中沿导轨做下 列哪种运动时,钢制闭合线圈c将被螺线管吸引 ( C ) A.向右做匀速运动 B.向左做匀速运动 C.向右做减速运动 D.向右做加速运动 解析:线圈c被螺线管吸引,根据楞次定律可判 断穿过线圈c的磁通量应减少,通电导线中电流 越大则其产生的磁场越强,所以右侧电流应减 小,导体棒应做减速运动,C正确. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 611