80知识讲解 电磁感应现象 感应电流方向的判断(基础)
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感应电流方向的判断 楞次定律一、基础知识(一)感应电流方向的判断1、楞次定律(1)内容: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)适用情况:所有的电磁感应现象.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,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流.3、利用电磁感应的效果进行判断的方法:方法1:阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.方法2:阻碍相对运动——“来拒去留”.方法3:使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”方法4:阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.(二)利用楞次定律判断感应电流的方向1、 楞次定律中“阻碍”的含义2、 楞次定律的使用步骤n (三)“一定律三定则”的应用技巧1、应用现象及规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则部分导体做切割磁感线运动右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化楞次定律2、应用技巧无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断.“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.二、练习1、下列各图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是 ( ) 答案 CD解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向:以C 选项为例,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向——向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加;(3)感应电流产生的磁场方向——向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同.线圈的上端为S 极,磁铁与线圈相互排斥.运用以上分析方法可知,C 、D 正确.2、如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看)( )A .沿顺时针方向B .先沿顺时针方向后沿逆时针方向C .沿逆时针方向D .先沿逆时针方向后沿顺时针方向答案 C解析 条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,向右的磁通量一直增加,根据楞次定律,环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向,C 对.3、如图所示,当磁场的磁感应强度B 增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为( )A .内环顺时针,外环逆时针B .内环逆时针,外环顺时针C .内、外环均为顺时针D .内、外环均为逆时针答案 A解析 磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知感应电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针,A 正确.4、如图所示,在直线电流附近有一根金属棒ab ,当金属棒以b 端为圆心,以ab 为半径,在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时( )A .a 端聚积电子B .b 端聚积电子C .金属棒内电场强度等于零D .U a >U b 答案 BD解析 因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外,当金属棒转动时,由右手定则可知,a 端的电势高于b 端的电势,b 端聚积电子,B 、D 正确.5、 金属环水平固定放置,现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环( )A .始终相互吸引B .始终相互排斥C .先相互吸引,后相互排斥D .先相互排斥,后相互吸引答案 D解析 磁铁靠近圆环的过程中,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍穿过圆环的原磁通量的增加,与原磁场方向相反,如图甲所示,二者之间是斥力;当磁铁穿过圆环下降离开圆环时,穿过圆环的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍穿过圆环的磁通量的减少,二者方向相同,如图乙所示,磁铁与圆环之间是引力.因此选项D 正确.也可直接根据楞次定律中“阻碍”的含义推论:来则拒之,去则留之分析.磁铁在圆环上方下落过程是靠近圆环.根据来则拒之,二者之间是斥力;当磁铁穿过圆环后继续下落过程是远离圆环.根据去则留之,二者之间是引力.因此选项D 正确.6、如图所示,ab 是一个可以绕垂直于纸面的轴O 转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R 的滑片P 自左向右滑动过程中,线圈ab 将( )A .静止不动B .逆时针转动C .顺时针转动D .发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向答案 C解析 当P 向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab 的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab 将顺时针转动.7、如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H 处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )A .三者同时落地B .甲、乙同时落地,丙后落地C .甲、丙同时落地,乙后落地D .乙、丙同时落地,甲后落地答案 D 解析 甲是闭合铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙不是闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动,所需时间相同,故D 正确.8、如图,铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断中正确的是( )A .金属环在下落过程中机械能守恒B .金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C .金属环的机械能先减小后增大D .磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力答案 B解析 金属环在下落过程中,磁通量发生变化,闭合金属环中产生感应电流,金属环受到磁场力的作用,机械能不守恒,A 错误.由能量守恒知,金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和,B 正确.金属环下落的过程中,机械能转变为电能,机械能减少,C 错误.当金属环下落到磁铁中央位置时,金属环中的磁通量不变,其中无感应电流,和磁铁间无作用力,磁铁所受重力等于桌面对它的支持力,由牛顿第三定律,磁铁对桌面的压力等于桌面对磁铁的支持力,等于磁铁的重力,D 错误.9、如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a 、b .将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a 、b 将如何移动( )A .a 、b 将相互远离B .a 、b 将相互靠近C .a 、b 将不动D .无法判断答案 A解析 根据Φ=BS ,条形磁铁向下移动过程中B 增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S 不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a 、b 将相互远离.10、如图所示,质量为m 的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力F N 和摩擦力F f 的情况,以下判断正确的是( )A .F N 先大于mg ,后小于mgB .F N 一直大于mgC .F f 先向左,后向右D .F f 一直向左答案 AD 解析 条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈中磁通量先增大后减小,由楞次定律中“来拒去留”关系可知A 、D 正确,B 、C 错误.11、如图所示,线圈M 和线圈N 绕在同一铁芯上.M 与电源、开关、滑动变阻器相连,P 为滑动变阻器的滑动触头,开关S 处于闭合状态,N 与电阻R 相连.下列说法正确的是( )A .当P 向右移动时,通过R 的电流为b 到a B .当P 向右移动时,通过R 的电流为a 到b C .断开S 的瞬间,通过R 的电流为b 到a D .断开S 的瞬间,通过R 的电流为a 到b答案 AD解析 本题考查楞次定律.根据右手螺旋定则可知M 线圈内磁场方向向左,当滑动变阻器的滑动触头P 向右移动时,电阻减小,M 线圈中电流增大,磁场增大,穿过N 线圈内的磁通量增大,根据楞次定律可知N 线圈中产生的感应电流通过R 的方向为b 到a ,A正确,B 错误;断开S 的瞬间,M 线圈中的电流突然减小,穿过N 线圈中的磁通量减小,根据楞次定律可知N 线圈中产生的感应电流方向为a 到b ,C 错误,D 正确.12、如图所示,圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上,在a 的正上方固定一竖直螺线管b ,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P 向上滑动,下面说法中正确的是( )A .穿过线圈a 的磁通量变大B .线圈a 有收缩的趋势C .线圈a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流D .线圈a 对水平桌面的压力F N 将增大答案 C解析 P 向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a 的磁通量变小,根据楞次定律,a 环面积应增大,A 、B 错;由于a 环中磁通量减小,根据楞次定律知a 环中感应电流应为俯视顺时针方向,C 对;由于a 环中磁通量减小,根据楞次定律,a 环有阻碍磁通量减小的趋势,可知a 环对水平桌面的压力F N 减小,D 错.13、两根相互平行的金属导轨水平放置于图10所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB 和CD 可以自由滑动.当AB 在外力F 作用下向右运动时,下说法中正确的是( )A .导体棒CD 内有电流通过,方向是D →CB .导体棒CD 内有电流通过,方向是C →D C .磁场对导体棒CD 的作用力向左D .磁场对导体棒AB 的作用力向左答案 BD解析 利用楞次定律.两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B →A →C →D →B .以此为基础,再根据左手定则进一步判定CD 、AB 的受力方向,经过比较可得正确答案.14、如图所示,金属导轨上的导体棒ab 在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c 中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )A .向右做匀速运动B .向左做减速运动C .向右做减速运动D .向右做加速运动答案BC解析 当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对;同理可判定C对,D错.15、如图所示装置中,cd杆原来静止.当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动( )A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动答案 BD解析 ab匀速运动时,ab中感应电流恒定,L1中磁通量不变,穿过L2的磁通量不变,L2中无感应电流产生,cd杆保持静止,A不正确;ab向右加速运动时,L2中的磁通量向下增大,由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上,故通过cd的电流方向向下,cd向右移动,B正确;同理可得C不正确,D正确.16、如图甲所示,等离子气流由左边连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中,ab直导线与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd连接.线圈A内有随图乙所示的变化磁场,且磁场B的正方向规定为向左,如图甲所示.则下列说法正确的是 ( )A.0~1 s内ab、cd导线互相排斥B.1 s~2 s内ab、cd导线互相排斥C.2 s~3 s内ab、cd导线互相排斥D.3 s~4 s内ab、cd导线互相排斥答案 CD解析 由图甲左侧电路可以判断ab中电流方向由a到b;由右侧电路及图乙可以判断,0~2 s内cd中电流为由c到d,跟ab中的电流同向,因此ab、cd相互吸引,选项A、B 错误;2 s~4 s内cd中电流为由d到c,跟ab中电流反向,因此ab、cd相互排斥,选项C、D正确.17、如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是( )A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动解析 MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上Error!;若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大,向左加速运动.答案 BC18、如图所示,通电导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内,金属棒ab放在框架上,若ab受到向左的磁场力,则cd中电流的变化情况是( )A.cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流B.cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流C.cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流D.cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流答案 BD19、如图所示,线圈由A位置开始下落,在磁场中受到的安培力如果总小于它的重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加速度关系为( ) A.a A>a B>a C>a DB.a A=a C>a B>a DC.a A=a C>a D>a BD.a A=a C>a B=a D答案 B解析 线圈在A、C位置时只受重力作用,加速度a A=a C=g.线圈在B、D位置时均受两个力的作用,其中安培力向上,重力向下.由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小a=g-<g.又线圈在D点时速度大于B点速度,即F D>F B,所以Fma D<a B,因此加速度的关系为a A=a C>a B>a D,选项B正确.20、(2011·上海单科·13)如图,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置,当a 绕O 点在其所在平面内旋转时,b 中产生顺时针方的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a ( )A .顺时针加速旋转B .顺时针减速旋转C .逆时针加速旋转D .逆时针减速旋转解析 由楞次定律知,欲使b 中产生顺时针电流,则a 环内磁场应向里减弱或向外增强,a 环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b 环又有收缩趋势,说明a 环外部磁场向外,内部向里,故选B.答案 B 21、如图 (a)所示,两个闭合圆形线圈A 、B 的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A 中通以如图(b)所示的交变电流,t =0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示),在t 1~t 2时间段内,对于线圈B ,下列说法中正确的是( )A .线圈B 内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势B .线圈B 内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势C .线圈B 内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势D .线圈B 内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势答案 A解析 在t 1~t 2时间段内,A 线圈的电流为逆时针方向,产生的磁场垂直纸面向外且是增加的,由此可判定B 线圈中的电流为顺时针方向.线圈的扩张与收缩可用阻碍Φ变化的观点去判定.在t 1~t 2时间段内B 线圈内的Φ增强,根据楞次定律,只有B 线圈增大面积,才能阻碍Φ的增加,故选A.22、 (2011·海南单科·20)如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂于O 点,将圆环拉至位置a 后无初速度释放,在圆环从a 摆向b 的过程中( )A .感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向答案 AD解析 圆环从位置a运动到磁场分界线前,磁通量向里增大,感应电流方向为逆时针;跨越分界线过程中,磁通量由向里最大变为向外最大,感应电流方向为顺时针;再摆到b的过程中,磁通量向外减小,感应电流方向为逆时针,A正确,B错误;由于圆环所在处的磁场,上下对称,所受安培力在竖直方向平衡,因此总的安培力方向沿水平方向,故C错误,D正确.。
电磁感应基础知识知识网络12、通量Φ、磁通量变化∆Φ、磁通量变化率t∆∆Φ对比表34、感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势,产生感应电流比存在感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源,电路断开时没有电流,但感应电动势仍然存在。
a) 电路不论闭合与否,只要有一部分导体切割磁感线,则这部分导体就会产生感应电动势,它相当于一个电源b) 不论电路闭合与否,只要电路中的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,磁通量发生变化的那部分相当于电源。
5、公式n E ∆Φ=与E=BLvsin θ 的区别与联系6、楞次定律a)感应电流方向的判定方法碍产生感应电流的原因i.阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化;ii.阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”。
iii.使线圈面积有扩大或缩小趋势;iv.阻碍原电流的变化。
知识点一—磁通量▲知识梳理磁通量1.穿过某一面积的磁感线条数,在匀强磁场中, =BS,单位是韦伯,简称韦,符号是Wb.使用条件是B为匀强磁场,S为平面在磁场方向上的投影.磁通量虽然是标量,但有正负之分.2.磁通量的物理意义磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3.磁通量的单位:Wb。
4.磁通密度垂直穿过单位面积的磁感线条数,即磁感应强度的大小。
:如图所示,矩形线圈的面积为S (),置于磁感应强度为B(T)、方向水平向右的匀强磁场中,开始时线圈平面与中性面重合。
求线圈平面在下列情况的磁通量的改变量:绕垂直磁场的轴转过(1);(2);(3)。
解析:初位置时穿过线圈的磁通量;转过时,;转过时,;转过时,,负号表示穿过面积S的方向和以上情况相反,故:(1);(2);(3)。
负号可理解为磁通量在减少。
变式练习:1.如图所示,平面M的面积为S,垂直于匀强磁场B,求平面M由此位置出发绕与B垂直的轴线转过60°时磁通量的变化为____________,转过180°时磁通量的变化量为____________。
感应电流的方向判断方法感应电流是一种由磁场产生的电流,它的产生是基于法拉第电磁感应定律的。
在电磁学中,磁场和电流是密切相关的,因此当磁场的强度发生变化时,就会在周围产生感应电流。
然而,要判断感应电流的方向并不总是容易的。
在本文中,我们将介绍一些常见的方法来确定感应电流的方向。
首先,法拉第电磁感应定律描述了磁通量和感应电动势之间的关系。
感应电动势的方向可以用右手定则来确定。
如果我们握住右手,将大拇指指向磁场方向,食指指向磁场变化的方向,那么中指的方向就是电流的方向。
这是一个简单而直观的方法,可以帮助我们更好地理解感应电流的方向。
其次,另一个常见的方法是利用洛伦兹力和安培环路定理。
假设我们有一个闭合的线圈,线圈中的电流将产生磁场。
当线圈周围的磁场发生变化时,感应电动势就会在线圈中产生电流。
根据安培环路定理,这个电流将会产生一个洛伦兹力,其方向将改变线圈的运动方向。
因此,通过观察线圈的运动方向,我们可以判断感应电流的方向。
另外,还有一种方法是应用莫尔斯环路定理。
这个定理描述了一个环路内的电势降与这个环路包围的磁通量变化之间的关系。
根据这个定理,如果我们知道一个闭合回路内的电势降变化率和包围这个回路的磁通量的变化率,那么我们就可以计算出通过这个回路的电流。
然后我们可以利用右手定则来确定感应电流的方向。
除了上述方法,我们还可以利用法拉第电磁感应定律的数学表达式来求解感应电流的方向。
电动势是一个矢量量,它的方向和磁场变化率的方向垂直,大小与磁场变化率成正比。
因此,我们可以根据电动势的大小和磁场变化率的方向来计算感应电流的方向。
这个方法可以用于任意形状的线圈,但需要较高的数学素养。
在实际应用中,不同的情况需要采用不同的方法来确定感应电流的方向。
例如,在变压器中,我们通常需要确定主线圈中的电流如何引起次级线圈中的电流。
此时,我们可以使用楼特-索尔斯电动势定律,即次级线圈中的电动势与主线圈中的电流和次级线圈和主线圈之间的互感系数成正比。
电磁感应基础知识总结【基础知识梳理】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和B的乘积。
(2)公式:①二坠。
(3)单位:1Wb=1T・m2。
(4)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
2.电磁感应现象(1)电磁感应现象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①条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
②特【典例】闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(3)产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流;如果回路不闭合,则只产生感应电动势,而不产生感应电流。
(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、楞次定律1.楞次定律(1)内容: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:适用于一切回路磁通量变化的情况。
(3)楞次定律中“阻碍”的含义£SAAt2.右手定则(1) 内容① 磁感线穿入右手手心。
② 大拇指指向导体运动的方向。
③ 其余四指指向感应电流的方向。
(2) 适用范围:适用于部分导体切割磁感线。
三、法拉第电磁感应定律的理解和应用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。
⑶方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律⑴内容: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。
A ①(2) 公式:E=njt ,其中n 为线圈匝数。
E(3) 感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路欧姆定律,即1=越。
3.磁通量变化通常有三种方式 (1) 磁感应强度B 不变,垂直于磁场的回路面积发生变化,此时E=nB-(2) 垂直于磁场的回路面积不变,磁感应强度发生变化,此时E=nA^S ,其中普是B —t图象的斜率。
电磁感应现象和感应电流方向〖教学结构〗当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流。
磁通量发生变化的原因可能是闭合电路的一部分做切割磁感线的运动,可能是闭合电路处于变化的磁场中,我们可能把前者叫做动生电流,把后者叫做感生电流。
电路中有感应电流时,一定有感应电动势;有感应电动势时,不一定有感应电流。
当电路不闭合时,有感应电动势也不能形成电流;当电路在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向平移时,尽管某一部分电路中有感应电动势,由于电动势的总和为零,电路中也不能形成电流。
判断感应电流(或感应电动势)的方向,可用楞次定律或右手定则,它们是一致的。
通常对于动生电流,用右手定则比较方便;对于感生电流,则要用楞次定律。
对于动生电流的情况,哪部分电路做切割磁感线运动,哪部分电路就是电源,因此四指所指方向既是感应电流方向(如果电路是闭合的),也是由低电势指向高电势的方向。
用楞次定律判断感应电流(或感应电动势)时,其电流方向也是从从低电势指向高电势的。
楞次定律是服从能量守恒定律的。
当由于某种原因使电路中的磁通量发生变化,从而产生感应电流时,电路的部分导体(或全部)会受到安培力,可能在安培力作用下做某种形式的运动,由楞次定律我们可以判断,部分电路的受力情况或运动情况一定是反抗电路中磁通量变化的。
如一闭合线圈保持水平“姿态”从一竖直放置的条形磁铁上方沿磁铁轴线向下落,这时线圈中的磁通量先增大后减小,有感应电流产生,线圈受到安培力。
无论磁铁的哪个磁极向上,线圈受到的安培力一定阻碍磁通量先增大后减小,因此除过磁铁中心位置外,线圈受到的安培力总是向上的。
用这样的方法判断物理现象,往往比较快捷。
〖解题点要〗例1 (90年考题)一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感强度B 的正方向,线圈中的箭头为电流i 的正方向(如图11-1所示)。
已知线圈中感应电流i 随时间变化的图象如图4-2所示。
则磁感强度B 随时间的变化的图象可能是t/s 0 图11-1 图11-2 图11-3 B B B Btt t tA B C D解答:用楞次定律判断正误。
电学电磁感应中的感应电磁场方向判断在电学电磁学领域中,感应电磁场方向的判断是一个重要的问题。
准确地判断感应电磁场的方向对于理解电磁感应现象以及应用于实际问题的解决具有重要意义。
本文将从理论和实践两个方面阐述感应电磁场方向的判断方法。
一、理论分析根据电磁感应定律,当磁通量通过一个线圈变化时,会在该线圈中产生感应电动势。
而根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的方向与磁通量的变化率有关。
根据这两个定律,可以通过以下方法判断感应电磁场的方向。
1. 右手定则根据右手定则,当握住一根导线,使得拇指指向电流的方向,四指所指方向即为磁场的方向。
根据这一原理,可以将右手定则应用于感应电磁场的判断中。
当磁通量的增加方向与磁场方向一致时,感应电动势方向垂直于线圈中的导线方向。
在计算机辅助模拟中,可以通过绘制磁场线以及线圈的几何形状来判断感应电磁场方向。
2. 柯尔尼定律柯尔尼定律指出,在感应电路中,感应电动势的方向总是阻碍引起它的变化。
根据这一定律,当磁通量的改变方式已知时,可以通过柯尔尼定律来判断感应电磁场的方向。
例如,如果磁通量从大到小减小,感应电动势的方向将使其增大,即感应电磁场的方向与磁通量变化方向相反。
二、实际应用除了理论分析外,感应电磁场的方向判断在实际应用中也具有重要意义。
1. 感应电机感应电机是一种常见的电机类型,其工作原理基于电磁感应。
在感应电机中,可以通过判断感应电磁场的方向来确定电机的旋转方向。
根据感应电动势的方向,可以确定旋转方向,并采取适当的控制措施。
2. 电磁感应传感器电磁感应传感器广泛应用于工业自动化、交通运输等领域。
在传感器中,通过检测感应电动势的方向来获取有关物体位置、速度等信息。
正确判断感应电磁场的方向对于传感器的准确测量十分重要。
3. 变压器变压器是电力系统中常用的设备之一。
变压器的工作原理基于电磁感应。
在变压器中,通过判断感应电磁场的方向来确定原、副线圈之间的电流方向和电压关系。
准确判断电磁场的方向对于保证变压器正常运行非常关键。
高中物理《电磁感应》核心知识点归纳高中物理《电磁感应》核心知识点归纳一、电磁感应现象1、产生感应电流的条件感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
以上表述是充分必要条件。
不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。
2、感应电动势产生的条件。
感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。
这里不要求闭合。
无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。
这好比一个电源:不论外电路是否闭合,电动势总是存在的。
但只有当外电路闭合时,电路中才会有电流。
3、关于磁通量变化在匀强磁场中,磁通量,磁通量的变化有多种形式,主要有:①S、α不变,B改变,这时②B、α不变,S改变,这时③B、S不变,α改变,这时二、楞次定律1、内容:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
在应用楞次定律时一定要注意:“阻碍”不等于“反向”;“阻碍”不是“阻止”。
(1)从“阻碍磁通量变化”的角度来看,无论什么原因,只要使穿过电路的磁通量发生了变化,就一定有感应电动势产生。
(2)从“阻碍相对运动”的角度来看,楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释:既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。
又由于感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,因此机械能减少。
磁场力对物体做负功,是阻力,表现出的现象就是“阻碍”相对运动。
(3)从“阻碍自身电流变化”的角度来看,就是自感现象。
自感现象中产生的自感电动势总是阻碍自身电流的变化。
2、实质:能量的转化与守恒3、应用:对阻碍的理解:(1)顺口溜“你增我反,你减我同”(2)顺口溜“你退我进,你进我退”即阻碍相对运动的意思。
“你增我反”的意思是如果磁通量增加,则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。
“你减我同”的意思是如果磁通量减小,则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相同。
电学电磁感应中的感应电流方向判断电学电磁感应是物理学中的重要分支,其中感应电流方向的判断是一个关键的问题。
在电磁感应的过程中,当磁场发生变化时,会在导体中产生感应电流。
正确地判断感应电流的方向对于理解电磁感应现象和应用于实际问题具有重要意义。
本文将从理论和实验两个方面介绍感应电流方向的判断方法。
一、理论推导根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的方向与磁场变化率和导体线圈的环路方向有关。
根据楞次定律,感应电流的方向与感应电动势的方向相反,以抵消磁场变化所产生的电动势。
根据这两个定律,我们可以得到以下判断感应电流方向的规律:1. 磁场与导体相对运动当磁场与导体相对运动时,磁场的变化会引起感应电流的产生。
根据右手定则,我们可以得到:- 如果导体运动方向与磁场方向垂直,那么感应电流的方向与导体的运动方向垂直,并且根据楞次定律,感应电流会形成封闭的环路。
- 如果导体运动方向与磁场方向平行,那么感应电流的方向垂直于导体运动方向,并且感应电流的方向满足右手定则。
2. 磁场的变化当磁场的强度或方向发生变化时,也会引起感应电流的产生。
- 如果磁场强度增加,则感应电流的方向会使得所产生的磁场与原磁场反向。
- 如果磁场方向发生变化,感应电流的方向会使得所产生的磁场与原磁场方向相反。
以上是根据理论推导得到的感应电流方向判断规律,下面将介绍一些实验方法来验证这些规律。
二、实验验证1. 电磁铁实验可以使用一个电磁铁和一个指南针来进行实验观察。
当通电流经过电磁铁时,会在电磁铁附近产生磁场,指南针磁针会受到磁场作用而发生偏转。
当我们改变通电方向时,指南针的偏转方向也会改变。
通过观察指南针的偏转方向,可以判断感应电流的方向是否符合理论推导。
2. 导体运动实验可以使用一个磁场和一个导体线圈来进行实验观察。
当导体线圈与磁场相对运动时,会在导体线圈中产生感应电流。
通过改变导体线圈的运动方向和磁场的方向,可以观察感应电流的方向,并验证理论推导的正确性。
电磁感应的基本原理、公式及图像分析1. 电磁感应的基本原理电磁感应现象是指在导体周围存在变化的磁场时,导体中会产生电动势,从而产生电流。
这一现象是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年发现的,是电磁学的基础之一。
电磁感应现象可以用楞次定律(Lenz’s Law)来解释,楞次定律指出:导体中感应电动势的方向总是这样的,它所产生的电流的磁效应恰好抵消引起感应电动势的磁效应。
换句话说,感应电流的产生是为了阻止磁通量的变化。
2. 电磁感应的公式电磁感应的主要公式是法拉第电磁感应定律,表述为:[ E = - ]•( E ) 是感应电动势(单位:伏特,V)•( _B ) 是磁通量(单位:韦伯,Wb)•( ) 是磁通量随时间的变化率磁通量 ( _B ) 可以用以下公式表示:[ _B = B A () ]•( B ) 是磁场强度(单位:特斯拉,T)•( A ) 是导体所跨越的面积(单位:平方米,m²)•( ) 是磁场线与导体面积法线之间的夹角根据楞次定律,感应电动势 ( E ) 还与感应电流的方向有关,可以用右手法则来确定。
3. 电磁感应的图像分析为了更好地理解电磁感应现象,可以通过图像进行分析。
3.1 磁通量变化图像一个常见的电磁感应图像展示了磁通量随时间的变化。
假设一个矩形线圈在垂直于其平面的均匀磁场中转动,线圈的面积与磁场方向垂直。
当线圈从垂直于磁场方向开始旋转,磁通量 ( _B ) 随着线圈与磁场方向的相对角度的变化而变化。
3.2 感应电动势图像感应电动势 ( E ) 与磁通量变化率 ( ) 成正比。
因此,感应电动势的图像可以表示为磁通量变化图像的导数。
在磁通量-时间图像中,感应电动势的曲线是磁通量曲线的切线,其斜率代表了感应电动势的大小。
3.3 感应电流图像根据欧姆定律,感应电流 ( I ) 等于感应电动势 ( E ) 除以线圈的电阻 ( R )。
因此,感应电流的图像可以由感应电动势的图像向下平移电阻 ( R ) 的值得到。
物理总复习:电磁感应现象 感应电流方向的判断【考纲要求】1、知道磁通量的变化及其求解方法,理解产生感应电流、感应电动势的条件;2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式;3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同,并能在实际问题中熟练运用。
【知识网络】【考点梳理】考点一、磁通量1、定义: 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,BS φ=。
如果面积S 与B 不垂直,如图所示,应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。
即cos BS φθ'=。
2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3、磁通量的单位:Wb 211Wb T m =⋅。
要点诠释:(1)磁通量是标量,当有不同方向的磁感线穿过某面时,常用正负加以区别,这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。
另外,磁通量与线圈匝数无关。
磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。
(2)磁通量的变化21φφφ∆=-,它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。
4、磁通量的变化要点诠释:(一)、磁通量改变的方式有以下几种(1)线圈跟磁体间发生相对运动,这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。
(2)线圈不动,线圈所围面积也不变,但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。
(3)线圈所围面积发生变化,线圈中的一部分导体做切割磁感线运动。
其实质也是B 不变,而S 增大或减小。
(4)线圈所围面积不变,磁感应强度也不变,但二者间的夹角发生变化,如在匀强磁场中转动矩形线圈。
(二)、对公式BS φ=的理解在磁通量BS φ=的公式中,S 为垂直于磁感应强度B 方向上的有效面积,要正确理解 φ、B 、S 三者之间的关系。
(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的,如图(a ),当线圈面积由S 1变为S 2时,磁通量并没有变化。
(2)当磁场范围一定时,线圈面积发生变化,磁通量也可能不变,如图(b )所示,在空间有磁感线穿过线圈S ,S 外没有磁场,如增大S ,则φ不变。
(3)若所研究的面积内有不同方向的磁场时,应是将磁场合成后,用合磁场根据BS φ=去求磁通量。
例、如图所示,矩形线圈的面积为S (2m ),置于磁感应强度为B (T )、方向水平向右的匀强磁场中,开始时线圈平面与中性面重合。
求线圈平面在下列情况的磁通量的改变量:绕垂直磁场的轴转过(1)60o ;(2)90o ;(3)180o 。
【解析】初位置时穿过线圈的磁通量1BS φ=;转过60o 时,21cos60=2BS BS φ=o ; 转过90o 时,30φ=;转过180o 时,4BS φ=-,负号表示穿过面积S 的方向和以上情况相反,故:(1)1211122BS BS BS φφφ∆=-=-=-; (2)2310BS BS φφφ∆=-=-=-;(3)3412BS BS BS φφφ∆=-=--=-。
负号可理解为磁通量在减少。
考点二、电磁感应现象1、产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0φ∆≠,则闭合电路中就有感应电流产生。
2、引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做切割磁感线运动。
(2)线圈绕垂直于磁场的轴转动。
(3)磁感应强度B 变化。
要点诠释:1、分析有无感应电流的方法首先看电路是否闭合,其次看穿过闭合电路的磁通量是否发生了变化。
2、产生感应电动势的条件无论电路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流;电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
例1、如图所示,有一根通电长直导线MN,通融入向右的电流,另有一闭合线圈P位于导线的正下方,现使线圈P竖直向上运动,问在线圈P到达MN上方的过程中,穿过P 的磁通量是如何变化的?有无感应电流产生?【解析】根据直线电流磁场的特点,靠近电流处磁场强,远离电流处磁场弱,把线圈P向上的运动分成几个阶段;第一阶段:从开始到线圈刚与直导线相切,磁通量增加;第二阶段:从线圈与直导线相切到线圈直径与直导线重合,磁通量减少;第三阶段:从线圈直径与导线重合到线圈下面与直导线相切,磁通量增加;第四阶段:远离直导线,磁通量减少。
每一个阶段均有感应电流产生。
例2、如图所示能产生感应电流的是 ( )【解析】A线圈没闭合,无感应电流;B图磁通量增大,电路闭合,有感应电流;C的导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,无感应电流;D中回路磁通量恒定,无感应电流。
考点三、感应电流的方向判定1、右手定则(1)适用范围:适用于导体切割磁感线运动的情况。
(2)方法伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直从手心进入,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
①右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的判定,而楞次定律适用于一切电磁感应现象。
②导体切割磁感线产生感应电流用右手定则简便;变化的磁场产生感应电流用楞次定律简便。
2、楞次定律(1)内容:感应电流具有这样的方向,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)适用范围:适用于一切情况的感应电流方向的判断。
(3)楞次定律判定感应电流方向的一般步骤①明确引起感应电流的原磁场的方向及其分布情况,并用磁感线表示出来;②分析穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;③根据楞次定律确定感应电流磁场方向,即原磁通量增加,则感应电流磁场方向与原磁场方向相反,反之则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;④利用安培定则来确定感应电流的方向;⑤电磁感应现象中判定电势高低时必须把产生感应电动势的导体(或线圈)看成电源,且注意在电源内部感应电流是从电势低处向电势高处流动。
若电路断路无感应电流时,可想象为有感应电流,来判定电势的高低。
(4)楞次定律也可以理解为:感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因。
要点诠释:楞次定律的另一表述感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因,常见有以下几种表现:1、“增反减同”就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。
即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场方向相反,当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场方向相同,简称口诀“增反减同”。
例、如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置的匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是()A.向左拉出和向右拉出时,环中感应电流方向相反B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向D.圆环拉出磁场过程中,环全部处在磁场中运动时,也有感应电流【解析】设向右匀速拉出时,原磁场方向向里为“×”场,在磁场中的面积减小,磁通量减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,也为“×”场,根据安培定则(右手螺旋定则)可知,环中感应电流方向是沿顺时针方向。
同理向左拉出,感应电流方向也是沿顺时针方向。
环全部处在磁场中运动时,磁通量不变,没有感应电流。
故B对。
2、“来拒去留”就相对运动而言,阻碍所有的相对运动,简称口诀:“来拒去留”。
从运动的效果上看,也可以形象地表述为“敌”进“我”退,“敌”逃“我”追。
如图所示,若条形磁铁(“敌”)向闭合导线圈前进,则闭合线圈(“我”)退却;若条形磁铁(“敌”)远离闭合导线圈逃跑,则闭合导线圈(“我”)追赶条形磁铁。
例、如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下,当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥【解析】原磁场方向N向下靠近为“来”,穿过线圈的磁通量增加,感应电流的磁场方向要阻碍磁铁靠近,要“拒”,则线圈上方为N极(同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引),再根据右手螺旋定则知线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同。
故选项B正确。
(也可以按磁感线的方向分析“来拒去留”)(如果磁铁远离,线圈上方为S极。
)3、“增缩减扩”就闭合电路的面积而言,致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。
收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化。
若穿过闭合电路的磁感线皆朝同一个方向,则磁通量增大时,面积有收缩趋势,磁通量减少时,面积有增大趋势,简称口诀:“增缩减扩”;若穿过闭合电路的磁感线朝两个相反的方向都有,以上结论可能完全相反。
如图所示,当螺线管B中的电流减小时,穿过闭合金属圆环A的磁通量将减小,这时A环有收缩的趋势,对这一类问题注意讨论其合磁通的变化。
例、如图所示,光滑导轨MN 水平放置,两根导体棒平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中,导体P 、Q的运动情况是( )A .P 、Q 互相靠拢B .P 、Q 互相远离C .P 、Q 均静止D .因磁铁下落的极性未知,无法判断【解析】条形磁铁从上方下落,P 、Q 与MN 构成的回路磁通量增加,根据楞次定律,感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加,具体表现为:使回路面积减小,延缓磁通量的增加,故P 、Q 互相靠拢,选项A 正确。
4、就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化。
即原电流增大时,感应电流方向与原电流方向相反;原电流减小时,感应电流的方向与原电流方向相同,简称口诀:“增反减同”。
如图所示,电路稳定后,小灯泡有一定的亮度,现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内,在插入过程中感应电流的方向与线圈中的原电流方向相反,小灯泡变暗(判定略)。
【典型例题】类型一、对磁通量变化的判定例1、如图所示,框架面积为S ,框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为多少? 若使框架绕OO '转过60o ,则穿过线框平面的磁通量为多少?若从初始位置转过90o ,则此时穿过线框平面的磁通量为多少?【思路点拨】磁通量是标量,但它是由磁感应强度矢量在垂直于线框平面方向上的分量决定的,求初态、末态代数差的绝对值。
【解析】框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直时0θ=,此时磁通量1BS φ=, 框架绕OO '转过60o ,磁通量21=cos 602BS BS φ=o ,框架转过90o 磁通量 3=cos900BS φ=o 。