電磁感應(yīng)要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)

1、第四章 電磁感應(yīng) 一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 1、不同自然現(xiàn)象之間是有相互聯(lián)系的，而這種聯(lián)系可以通過(guò)我們的觀察與思考來(lái)發(fā)現(xiàn)。例如摩擦生熱則表明了機(jī)械運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)是互相聯(lián)系的，奧斯特之所以能夠發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，就是因?yàn)樗嘈挪煌匀滑F(xiàn)象之間是互相聯(lián)系和互相轉(zhuǎn)化的。 2、機(jī)遇總是青睞那些有準(zhǔn)備的頭腦，奧斯特的發(fā)現(xiàn)是必然中的偶然。發(fā)現(xiàn)中子的歷史過(guò)程（在選修3-5中學(xué)習(xí)）也說(shuō)明了這一點(diǎn)。小居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)這種不帶電的未知射線，他們誤認(rèn)為這是能量很高的射線，一項(xiàng)劃時(shí)代的偉大發(fā)現(xiàn)就與小居里夫婦擦肩而過(guò)了。當(dāng)查德威克遇到這種未知射線時(shí)，查德威克很快就想到這種不帶電的射線可能是高速

2、運(yùn)動(dòng)的中子流，因?yàn)椴榈峦说睦蠋煴R瑟神福早已預(yù)言中子的存在，所以查德威克的頭腦是一個(gè)有準(zhǔn)備的頭腦，查德威克就首先發(fā)現(xiàn)了中子，并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。所以學(xué)會(huì)用聯(lián)系的眼光看待世界，比記住奧斯特實(shí)驗(yàn)重要得多。  3、法拉第就是用聯(lián)系的眼光看待世界的人，他堅(jiān)信既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么利用磁場(chǎng)應(yīng)該可以產(chǎn)生電流。信念是一種力量，但信念不能代替事實(shí)。探索“磁生電”的道路非常艱苦，法拉第為此尋找了10年之久，我們要學(xué)習(xí)的就是這種百折不撓的探索精神。 4、法拉第為什么走了10年彎路，這個(gè)問(wèn)題值得我們研究。原來(lái)自然界的聯(lián)系不是簡(jiǎn)單的聯(lián)系，自然界的對(duì)稱不是簡(jiǎn)單的對(duì)稱，“磁生電”不象“電生磁

3、”那樣簡(jiǎn)單，“磁生電”必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)。法拉第的彎路應(yīng)該使我們對(duì)自然界的聯(lián)系和對(duì)稱的認(rèn)識(shí)更加深刻、更加全面。 范例精析 例1 奧斯特的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場(chǎng)，法拉第經(jīng)過(guò)10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認(rèn)識(shí)到必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。法拉第當(dāng)時(shí)歸納出五種情形，請(qǐng)說(shuō)出這五種情形各是什么。 解析 法拉第把能引起感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納為五類：變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。它們都與變化和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 拓展 法國(guó)物理學(xué)家安培也曾將恒定電流或磁鐵放在導(dǎo)體線圈的附近，希

4、望在線圈中看到被“感應(yīng)”出來(lái)的電流，可是這種努力均無(wú)收獲。因?yàn)椤按派姟笔窃谧兓蜻\(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。 例2 自然界的確存在對(duì)稱美，質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力F=Gm1m2/r2和電荷間的庫(kù)侖力F=kq1q2/r2就是一個(gè)對(duì)稱美的例子。電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞的，質(zhì)點(diǎn)間的相互作用則是通過(guò)引力場(chǎng)傳遞的。點(diǎn)電荷q的在相距為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度是E=kq/r2，那么質(zhì)點(diǎn)m在相距為r處的引力場(chǎng)強(qiáng)度是多少呢？如果兩質(zhì)點(diǎn)間距離變小，引力一定做正功，兩質(zhì)點(diǎn)的引力勢(shì)能一定減少。如果兩電荷間距離變小，庫(kù)侖力一定做正功嗎？?jī)呻姾傻碾妱?shì)能一定減少嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。 解析 可以應(yīng)用點(diǎn)電荷電場(chǎng)的定義方法定義質(zhì)

5、點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度,EG=FG/m1=Gm/r2如果兩電荷間距離變小，庫(kù)侖力不一定做正功，因?yàn)閹?kù)侖力可能是吸引力，也可能是排斥力。如果庫(kù)侖力是吸引力，兩電荷間距離變小則電勢(shì)能減少；如果庫(kù)侖力是排斥力，則兩電荷間距離變小電勢(shì)能增大。 拓展 由以上分析可見(jiàn)，萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力雖然有對(duì)稱性，但是因?yàn)殡姾捎姓?fù)兩種，而質(zhì)點(diǎn)只有一種，所以庫(kù)侖力做功的情況就要比萬(wàn)有引力做功復(fù)雜一些。 能力訓(xùn)練1史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計(jì)指針動(dòng)了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動(dòng)?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖 。又有

6、史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計(jì)了一個(gè)利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實(shí)驗(yàn)：將一塊磁鐵在螺線管中移動(dòng)，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動(dòng)對(duì)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計(jì)放到隔壁房間中去，用長(zhǎng)導(dǎo)線把檢流計(jì)和螺線管連接起來(lái)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計(jì)的小磁針靜止在原位?！笨评D沒(méi)能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實(shí)驗(yàn)示意圖見(jiàn)圖4-1-2。請(qǐng)你分析一下，科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象是在變化或運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)的，當(dāng)科拉頓趕到隔壁房間去時(shí)，檢流小磁針已經(jīng)動(dòng)過(guò)了，所以他沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

7、 2科學(xué)家對(duì)自然現(xiàn)象和自然規(guī)律的某些信念在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起著重要的作用。結(jié)合具體例子說(shuō)說(shuō)這種作用。牛頓相信使蘋(píng)果下落的力和“使月亮下落的力”是同一種力，導(dǎo)致萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)（牛頓認(rèn)為如果月亮不下落，應(yīng)該是沿軌道圓的切線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在月亮沿圓周運(yùn)動(dòng)，所以月亮實(shí)際上是下落了）；奧斯特、法拉第相信電與磁是相互聯(lián)系的，導(dǎo)致他們分別發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 3設(shè)有兩個(gè)物體，一個(gè)是熱的，另一個(gè)是冷的，或更確切他說(shuō)：一個(gè)物體的溫度比另一個(gè)高些。我們使它們進(jìn)行接觸，并使它們不受到任何外界影響，我們知道，最后它們會(huì)達(dá)到同樣的溫度。但是這個(gè)情況是怎樣發(fā)生的呢？從它們開(kāi)始接觸起到它們達(dá)到同樣

8、溫度的時(shí)間里，究竟發(fā)生了什么呢？有人的腦海中想象這么一個(gè)圖景：熱從一個(gè)物體流向另一個(gè)物體，正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。于是這些人因此提出這樣的類比：“水熱水”，“較高的水位較高的溫度”，“較低的水位較低的溫度”，水的流動(dòng)一直要繼續(xù)到兩個(gè)水位相同，熱的流動(dòng)也要到溫度相等時(shí)才停止。這些人的觀點(diǎn)是：“熱是一種物質(zhì)，就像物體的質(zhì)量一樣。它的量可以改變，也可以不改變，正如錢(qián)一樣，可以儲(chǔ)存在保險(xiǎn)柜里，也可以花掉。只要保險(xiǎn)柜始終鎖著，柜里面錢(qián)的總數(shù)就始終保持不變，和這一樣，一個(gè)被隔離的物體中的質(zhì)量的總數(shù)和熱的總數(shù)也是不變的。” 請(qǐng)你對(duì)上述觀點(diǎn)作些點(diǎn)評(píng)，如果同意就說(shuō)說(shuō)論據(jù)，如果反對(duì)就說(shuō)說(shuō)理由。這種類

9、比的思想方法不能否定，但得出的結(jié)論不能茍同。例如我們用一砂輪打摩一鐵塊，鐵塊和鐵屑的總質(zhì)量是不改變的，但是只要打摩不停，熱就可以源源不斷地增加?？梢?jiàn)熱是一種能量，它可以從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。這一例子也告訴我們，對(duì)自然現(xiàn)象的聯(lián)系與對(duì)稱要深刻研究，全面理解。 4請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)教科書(shū)把科學(xué)發(fā)現(xiàn)中經(jīng)歷的失敗和挫折表達(dá)出來(lái)有什么意義？失敗和挫折能夠起到警示作用，使我們更加聰明，少走彎路。二、探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 本節(jié)主要探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件。1、探究的方法主要是實(shí)驗(yàn)。連同初中學(xué)習(xí)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，課文介紹了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖4-2-1，圖4-2-2和圖4-2-3。我們要認(rèn)

10、真做好這三個(gè)實(shí)驗(yàn)，并從這三個(gè)實(shí)驗(yàn)中分析、歸納、概括出電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件。學(xué)習(xí)初中物理時(shí)，我們已經(jīng)知道：閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線，電路就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。那么在普遍情況下，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件是什么呢？完成下面兩張表格可以幫助我們發(fā)現(xiàn)三個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。 表格一、磁鐵相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（圖4-2-2） 磁鐵的動(dòng)作情況電流計(jì)指針的動(dòng)作磁鐵的動(dòng)作情況電流計(jì)指針的動(dòng)作N極插入線圈S極插入線圈N極停在線圈中指針無(wú)動(dòng)作S極停在線圈中指針無(wú)動(dòng)作N極從線圈中抽出S從線圈中抽出 表格二、線圈中的電流變化時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（圖4-2-3） 線圈A中電流的變

11、化情況線圈B中磁場(chǎng)的變化情況電流計(jì)指針的動(dòng)作開(kāi)關(guān)閉合的瞬間開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間開(kāi)關(guān)閉合滑動(dòng)變阻器不動(dòng)B中的磁場(chǎng)不變指針無(wú)動(dòng)作開(kāi)關(guān)閉合變阻器電阻變化 2、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納。從上面的兩張表格中我們可以看到，指針無(wú)動(dòng)作時(shí)，無(wú)一例外地線圈中的磁場(chǎng)都是不變化的，那么在上面的表格中，凡是指針有動(dòng)作的，線圈中的磁場(chǎng)又有什么共同點(diǎn)呢？請(qǐng)你用盡可能簡(jiǎn)單的語(yǔ)言表達(dá)它們的共同點(diǎn)： 。在圖4-2-1所示的實(shí)驗(yàn)中，磁場(chǎng)是不變的，只是導(dǎo)體AB在切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了電磁感應(yīng)，這種方式產(chǎn)生電磁感應(yīng)與上面所說(shuō)的線圈中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電磁感應(yīng)之間肯定是有聯(lián)系的。前者是磁場(chǎng)不變但閉合電路包圍磁場(chǎng)的面積在變，后者是閉合電路的面積不

12、變，但電路中的磁場(chǎng)在變。由此可見(jiàn)，穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)變化或者電路包圍磁場(chǎng)的面積變化都會(huì)引起電磁感應(yīng)。 3、概括電磁感應(yīng)的條件。由于閉合電路的面積與垂直穿過(guò)此面積的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫做磁通量，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。從磁感線的角度來(lái)看，磁通量就是穿過(guò)閉合電路的磁感線的數(shù)目，因此即使磁場(chǎng)和閉合電路的面積都不變，如果磁場(chǎng)與閉合電路所在平面之間的夾角變化（如由垂直變?yōu)椴淮怪保?，磁通量也?huì)發(fā)生變化。 范例精析例1 如圖4-2-4所示，在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈abcd垂直磁場(chǎng)放置，現(xiàn)使線圈做如下幾種運(yùn)動(dòng)：（a）向上加速平移，（未出磁場(chǎng)），（b）勻速向

13、右平移，（c）繞ab邊轉(zhuǎn)90°，其中線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 。解析： 要判斷線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則需判斷穿過(guò)線圈的磁通量是否發(fā)生變化。在（a）中穿過(guò)線圈平面的磁感線始終與線圈平面垂直且線圈在磁場(chǎng)中的面積未發(fā)生變化，所以穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有變化，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在（b）中線圈平移出磁場(chǎng)的過(guò)程中，在磁場(chǎng)中的面積逐漸減少，穿過(guò)線圈的磁通量在減少，所以線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在(c)中，線圈從圖示位置繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，線圈面積不變，但磁感線與線圈平面的夾角越來(lái)越小，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)在減少，故磁通量越來(lái)越小，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 拓展 ：在判斷

14、是否有感應(yīng)電流時(shí)，除了確定是閉合電路外，如閉合電路是在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則著重判斷閉合電路在磁場(chǎng)中的面積是否變化，以及和磁感線的夾角是否發(fā)生變化，以確定磁通量是否變化，從而確定是否有感應(yīng)電流發(fā)生。 例2 如圖4-2-5所示，A、B兩回路中各有一開(kāi)關(guān)S1、S2，且回路A中接有電源，回路B中接有靈敏電流計(jì)，下列操作及相應(yīng)的結(jié)果可能的是A、 先閉合S2，后閉合S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B、 S1、S2閉合后，在斷開(kāi)S2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) C、 先閉合S1，后閉合S2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)D、S1、S2閉合后，在斷開(kāi)S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)解析： 回路A中有電源，當(dāng)S1閉合后，回路中有電流，

15、在回路的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，回路B中有磁通量，在S1閉合或斷開(kāi)的瞬間，回路A中的電流從無(wú)到有或從有到無(wú)，電流周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而使穿過(guò)回路B的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)若S2是閉合的，則回路B中有感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)。所以A、D正確。 拓展：這類問(wèn)題，首先要判斷該電流的磁場(chǎng)方向，從而確定是否有磁感線穿過(guò)線圈平面，然后再根據(jù)電流的變化情況判斷磁通量是否變化，若產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流雖然發(fā)生了變化，但穿過(guò)線圈平面的磁通量始終為零，那么閉合回路中也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。如將圖4-2-5中的回路A換成一根通過(guò)回路B的一條直徑的充分長(zhǎng)通電直導(dǎo)線，則不論直導(dǎo)線中的電流如何變化，回路B也不會(huì)產(chǎn)生感

16、應(yīng)電流。 例3 恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一圓形的閉合導(dǎo)體線圈，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向。當(dāng)線圈在此磁場(chǎng)中作下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈能產(chǎn)生感應(yīng)電流？ A.線圈沿自身所在的平面作勻速運(yùn)動(dòng)B.線圈沿自身所在的平面作加速運(yùn)動(dòng)C.線圈繞任意一條直徑作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D.線圈繞任意一條直徑作變速轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：線圈沿自身所在的平面作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈中磁通量不變；線圈沿自身所在的平面作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈中磁通量也不變，所以線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流。線圈繞任意一條直徑作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中磁通量有變化，線圈繞任意一條直徑作變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中磁通量也有變化，所以線圈中有感應(yīng)電流。正確答案是C 、 D。 拓展：這道高考題的立

17、意是考查考生對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是否掌握。同時(shí)也考查了考生的空間想象能力。解決這一類問(wèn)題 的關(guān)鍵是看線圈中的磁通量是否變化。  能力訓(xùn)練 1、如圖4-2-6，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線ef中通有恒定電流，有一矩形線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列情況中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 （ABD ） A、導(dǎo)線中電流強(qiáng)度變大B、線框向右平動(dòng) C、線框向下平動(dòng)D、線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) E、線框以直導(dǎo)線ef為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 2、下列關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的說(shuō)法中，正確的是 （ D ） A、只要穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 B、只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流 C、閉

18、合電路的一部分導(dǎo)體，若不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，則閉合電路中就一定沒(méi)有感應(yīng)電流 D、當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就一定有感應(yīng)電流 3、如圖4-2-7所示，一個(gè)矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導(dǎo)線在同一平面，且處于兩直導(dǎo)線的中央，則線框中有感應(yīng)電流的是（ BC） A、兩電流同向且不斷增大B、兩電流同向且不斷減小 C、兩電流反向且不斷增大D、兩電流反向且不斷減小 4、如圖4-2-8所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則在下列情況中導(dǎo)線cd中無(wú)電流的是（ D ） A、電鍵S閉合或斷開(kāi)的瞬間B、電鍵S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向左滑 C、電鍵S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向右滑 D、電鍵

19、S始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)  5、如圖4-2-9所示，范圍很大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于OXY平面，線圈處在OXY平面中，要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其運(yùn)動(dòng)方式可以是（ C ） A、沿OX軸勻速平動(dòng)B、沿OY軸加速平動(dòng) C、繞OX軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D、繞OY軸加速轉(zhuǎn)動(dòng) 6、目前觀察到的一切磁體都存在N、S兩個(gè)極，而科學(xué)家卻一直在尋找是否存在只有一個(gè)磁極的磁單極子。若確定存在磁單極子，設(shè)法讓磁單極子A通過(guò)一超導(dǎo)材料制成的線圈如圖4-2-10所示，則下列對(duì)于線圈中的感應(yīng)電流的判斷，正確的是（ C ） A、只有A進(jìn)入線圈的過(guò)程有電流B、只有A離開(kāi)線圈的過(guò)程中有電流 C、A離開(kāi)線圈后，

20、電流保持不變D、A離開(kāi)線圈后，電流消失 7、如圖4-2-11所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一線圈，線圈平面與磁感線平行。當(dāng)磁場(chǎng)突然增大時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流嗎？為什么？       無(wú)感應(yīng)電流，因?yàn)榇磐坎蛔?、如圖4-2-12所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度為d，將一邊長(zhǎng)為l的正方形線框以速度v勻速地通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若d >l，則在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間為多少？若d <l，則在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間又為多少？    2l/v  2d/v三、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 要點(diǎn)

21、導(dǎo)學(xué)1.這一節(jié)學(xué)習(xí)楞次定律，用來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向。這部分知識(shí)與法拉第電磁感應(yīng)定律一起組成了本章的兩大重要內(nèi)容。學(xué)習(xí)中應(yīng)該特別重視。2. 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要 ，這就是楞次定律。3. 理解楞次定律的關(guān)鍵是阻礙兩個(gè)字。要全面地理解阻礙的意義當(dāng)磁通量增大時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就阻礙磁通量的增加；當(dāng)磁通量減少時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就阻礙磁通量的減少；當(dāng)磁體靠近線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就阻礙磁體的靠近；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就阻礙磁體的遠(yuǎn)離。特別注意：阻礙不是阻止，阻礙的意思可以用“克強(qiáng)助弱”、“減同增反”、“去則吸引”、“來(lái)則排斥”形象描述。4.從磁通量變化的

22、角度來(lái)看，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要 ，從導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要 。5.如果感應(yīng)電流做了功，就一定有其它形式的能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能。當(dāng)我們手持磁鐵插入閉合線圈時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁鐵插入，我們必須克服阻力做功，這一過(guò)程中生物能轉(zhuǎn)化為電能。楞次定律實(shí)際上是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的必然結(jié)果。所以用能量的轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象是一種很重要的方法。范例精析例1 用圖4-3-1所示的裝置來(lái)驗(yàn)證“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”。該裝置的電原理圖見(jiàn)圖4-3-2，已經(jīng)判明電流表的指針是電流從左接線柱流入則向左偏，電流從右接線柱流入則向右偏。設(shè)計(jì)一個(gè)表格，

23、把開(kāi)關(guān)閉合、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、滑動(dòng)變阻器電阻變化產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種情況列入表格中，并且在表格中比較原磁場(chǎng)的變化與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向進(jìn)行比較。解析 表格要列入的情況有四種：開(kāi)關(guān)閉合、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、變阻器電阻變大和滑動(dòng)變阻器電阻變小。所以表格應(yīng)該有五行。為了比較A線圈中磁場(chǎng)的方向、A線圈中磁場(chǎng)的變化、感應(yīng)電流的方向、B線圈中磁場(chǎng)的方向，最終驗(yàn)證B線圈中磁場(chǎng)方向是否阻礙A線圈中磁場(chǎng)的變化，表格應(yīng)該有六列。電路的情況A線圈的磁場(chǎng)方向和變化B線圈中磁場(chǎng)的變化電流表指針偏轉(zhuǎn)方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的作用開(kāi)關(guān)閉合向下、增大向下、增大向右向上阻礙增大開(kāi)關(guān)斷開(kāi)向下、減小向下、減小向左向下 阻礙減少電阻變大向下

24、、減小向下、減小向左向下阻礙減少電阻變小向下、增大向下、增大向右向上阻礙增大拓展 開(kāi)關(guān)閉合后，把A線圈拔出或者插入也能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種情況等效于條形磁鐵拔出或者插入B線圈。表格中就不再列入。細(xì)心的同學(xué)一定能夠發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)閉合后，A線圈相當(dāng)于一個(gè)N極朝下的條形磁鐵，開(kāi)關(guān)閉合瞬時(shí)和電阻變小時(shí)，都相當(dāng)于條形磁鐵向下插入B線圈；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬時(shí)和電阻變大時(shí)，都相當(dāng)于條形磁鐵向上離開(kāi)B線圈。所以某些由于電流變化引起的感應(yīng)電流方向和判斷也可以轉(zhuǎn)化為相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題來(lái)判斷。 例2 一均勻的扁平條形磁鐵與一圓形線圈同在一個(gè)平面內(nèi)，磁鐵中央與圓心O重合，為了在磁鐵開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)在線圈中得到一方向如圖4-3-3

25、所示的感生電流I，磁鐵的運(yùn)動(dòng)方式為（ ）A.N極向紙內(nèi)，S極向紙外使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)B.N極向紙外，S極向紙內(nèi)，使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)C.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內(nèi)作平動(dòng)D.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙外作平動(dòng)E.使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)F.使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)解析：由圖可知感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生的磁感線為“點(diǎn)”，原磁場(chǎng)的變化有兩種可能：一是“點(diǎn)”在減少；二是“叉”在增大。N極向紙內(nèi)，S極向紙外使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中的“叉”在增大，所以選項(xiàng)A正確，B 錯(cuò)誤。使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內(nèi)或向紙外作平動(dòng)時(shí)線圈中的磁通量都不變，所以選項(xiàng)C和D錯(cuò)誤。使磁鐵

26、在線圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中的磁通量都不變，所以選項(xiàng)E和F錯(cuò)誤。本題正確答案是A。拓展：從楞次定律的角度來(lái)看，這道高考題屬于逆向命題。在已知感應(yīng)電流的方向的情景下要求考生判斷原磁場(chǎng)的變化情況。這種問(wèn)題一般有兩種情況，但這道高考題雖然提供了六個(gè)選項(xiàng)卻只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，這就要求學(xué)生有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。 例3 如圖4-3-4，有一固定的超導(dǎo)體圓環(huán)，在其右側(cè)放著一條形磁鐵，此時(shí)圓環(huán)中沒(méi)有電流。當(dāng)把磁鐵向右移走時(shí)，由于產(chǎn)生電磁感應(yīng)，在超導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生一定的電流（ ） A.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流很快消失B.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流繼

27、續(xù)維持C.這電流方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流很快消失D.這電流方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流繼續(xù)維持 解析：因超導(dǎo)線圈無(wú)電阻，所以感應(yīng)電流不會(huì)消失。磁鐵移走時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙磁鐵移走,所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)S極來(lái)吸引磁鐵的N極，因此感應(yīng)電流的方向與圖示的方向相反。正確答案為D。拓展：作為一道考查楞次定律的題目這道高考題并不難，但是這道高考題以超導(dǎo)線圈這一高科技產(chǎn)品作為背景，使得考題耳目一新。例4 如右圖4-3-5所示的條形磁鐵向閉合線圈靠近時(shí)，試在線圈中畫(huà)出感應(yīng)電流的方向。 解析：方法一用磁通量的變化來(lái)判斷。磁鐵向右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致線圈內(nèi)部方向向左的磁通量增大，感應(yīng)電流在線圈內(nèi)部

28、產(chǎn)生方向向右的磁場(chǎng)以阻礙磁通量的增大，線圈的左端應(yīng)該是S極，所以感應(yīng)電流在線圈外部的方向?yàn)橛蒩到G到b。方法二用感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)判斷。當(dāng)S極向線圈靠近時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)在線圈的左端產(chǎn)生一個(gè)S極阻礙磁鐵的靠近，所以感應(yīng)電流在線圈外部的方向是由a到G到b。拓展：從上述的兩種方法來(lái)比較，可以看出用感應(yīng)電流阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行判斷較為簡(jiǎn)單。例5 圖4-3-6所示abcd是一水平放置的導(dǎo)體框，其中只有ab可以自由滑動(dòng)。當(dāng)條形磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)試說(shuō)明ab將如何運(yùn)動(dòng)？解析：磁鐵向下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致abcd中的豎直向下的磁通量增大，感應(yīng)電流為阻礙磁通量的增大，其面積就有縮小的趨勢(shì)，所以導(dǎo)線ab向左運(yùn)動(dòng)。

29、拓展：本題也可以用阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方法解決。當(dāng)磁鐵的N極向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)在線圈的上方產(chǎn)生N極阻礙磁鐵的靠近。導(dǎo)線ab中的電流是由b流到a ，根據(jù)左手定則導(dǎo)線ab受向左的安培力作用，導(dǎo)線ab向左運(yùn)動(dòng)。通過(guò)比較可以看出本題用感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化解決較為方便。所以解題時(shí)采取什么方法要具體問(wèn)題具體分析。 例6圖4-7所示的電路中當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，試標(biāo)出閉合線圈中感應(yīng)電流的方向并簡(jiǎn)述理由。解析：電鍵斷開(kāi)導(dǎo)致Q中向左的磁通量減少，感應(yīng)電流在線圈Q中的磁場(chǎng)方向向左，感應(yīng)電流在線圈外部的方向由b到G到a。見(jiàn)圖4-3-8所示。拓展：電鍵S斷開(kāi)等效于線圈P離開(kāi)線圈Q，即相當(dāng)于P的N極離開(kāi)Q，Q的右

30、端就產(chǎn)生S極阻礙P的N極離開(kāi)，所以線圈Q的左端是N極，感應(yīng)電流的方向如圖4-3-8所示。 能力訓(xùn)練1、如圖4-3-9所示，開(kāi)關(guān)閉合的瞬間，流過(guò)電流計(jì)的電流方向是。（填順時(shí)針或逆時(shí)針）。逆時(shí)針2、如圖4-3-10所示，正方形線框abcd的邊長(zhǎng)為d，向右通過(guò)寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且d<L，則在線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)?；在線框移出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)?。abcda adcba3、如圖4-3-11所示，M、N為水平放置的兩根固定且平行的金屬導(dǎo)軌，兩根導(dǎo)體棒P、Q垂直于導(dǎo)軌放置并形成一個(gè)閉合回路，將閉合回路正上方的條形磁鐵從高處下落時(shí)：（ AD ） A、P、

31、Q將互相靠攏B、P、Q將互相遠(yuǎn)離 C、磁鐵的加速度仍為gD、磁鐵的加速度小于g4、如圖4-3-12所示，電池的正負(fù)極未知，在左側(cè)軟鐵棒插入線圈過(guò)程中，懸吊在線圈右側(cè)的鋁環(huán)將：（ B ）A、 不動(dòng)B、 向右運(yùn)動(dòng)C、 向左運(yùn)動(dòng)D、 可能向右運(yùn)動(dòng)，也可能向左運(yùn)動(dòng)5、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定：（ D ）A、      阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B、 與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)反向C、 與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)同向D、阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化6、如圖4-3-13所示，通電直導(dǎo)線與線圈abcd在同一平面內(nèi)，則：（ BD ） A、線圈向右平動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向

32、B、線圈豎直向下平動(dòng)，則無(wú)感應(yīng)電流 C、線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿adcb方向 D、線圈沿垂直紙面方向遠(yuǎn)離導(dǎo)線，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿abcd方向7、如圖4-3-14所示，乙線圈和甲線圈互相絕緣，且乙線圈的一半面積在甲線圈內(nèi)，當(dāng)甲線圈中的電流逐漸減弱時(shí)，乙線圈的感應(yīng)電流：（ D ）A、 為零B、 順時(shí)針?lè)较駽、 逆時(shí)針?lè)较駾、無(wú)法確定8、如圖4-3-15甲所示，當(dāng)條形磁鐵由上向下插入螺線管時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出通過(guò)電流計(jì)的電流方向。如圖4-3-15乙所示，當(dāng)條形磁鐵由遠(yuǎn)向螺線管靠近時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出通過(guò)電流計(jì)的電流方向。并簡(jiǎn)述理由。在線圈外部電流方向?yàn)閎a, 在線圈外部電流方向?yàn)閎a9、如圖4

33、-3-16所示，A為一帶負(fù)電的橡膠圓盤(pán)，由于它的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得金屬環(huán)L中產(chǎn)生了如圖所示的感應(yīng)電流，則A的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是：（BC ） A、順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)B、逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng) C、順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)D、逆時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)10、如圖4-3-17所示的螺線管內(nèi)有軟鐵棒，當(dāng)電鍵S閉合的瞬間，靈敏電流計(jì)G內(nèi)是否有電流通過(guò)？若有，請(qǐng)說(shuō)明電流的方向。并簡(jiǎn)述理由。有 在線圈外部電流方向?yàn)閍b；S閉合時(shí)P的右端是S極，相當(dāng)于S極向線圈Q靠近，Q的右端應(yīng)該出現(xiàn)S極阻礙S極的靠近，所以Q作為一個(gè)電源，它的左端是電源正極，電流從a流出來(lái)。11、圖4-3-18中當(dāng)條形磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)閉合導(dǎo)線繞制的螺旋管內(nèi)產(chǎn)生如圖所示的感應(yīng)電流，請(qǐng)?jiān)趫D中完成

34、螺旋管的繞向。螺旋管的繞向如下右圖所示三. 楞次定律應(yīng)用 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)1.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的四個(gè)步驟。（ 1 ）明確原磁場(chǎng)的方向；（ 2 ）明確穿過(guò)閉合回路的磁通量是在增加還是在減少；（ 3 ）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向；（ 4 ）利用安培定則，判斷感應(yīng)電流的方向。2. 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。這句話高度概括了楞次定律，但是由于產(chǎn)生感應(yīng)電流的情景有好多種，所以楞次定律的表述也有好幾種，主要有以下五種：(1)閉合線圈的面積不變，感應(yīng)電流是因磁場(chǎng)變化引起的則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的變化克強(qiáng)助弱；(2)磁場(chǎng)不變，感應(yīng)電流是因回路面積變化而產(chǎn)生的則

35、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙其面積的變化。(3)感應(yīng)電流是因?yàn)閷?dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)“去則吸引、來(lái)則排斥”。(4)感應(yīng)電流是因自身的電流變化而產(chǎn)生的則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙電流的變化。（這一點(diǎn)將在自感現(xiàn)象中遇到）(5)感應(yīng)電流是因?yàn)殚]合電路中的一部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，則用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。右手定則是楞次定律的特例，根據(jù)楞次定律切割磁感線產(chǎn)生的安培力一定阻礙切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。我們應(yīng)用楞次定律時(shí)可以在上述五種方法中選擇自己覺(jué)得比較簡(jiǎn)單的一種。3.要正確理解楞次定律中的“阻礙”兩字的意思：（ 1 ）阻礙不是阻止。磁通量減少時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，阻礙原

36、磁場(chǎng)的減弱，但原磁場(chǎng)畢竟還在減弱。在直導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的出現(xiàn)一定阻礙切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，但不是阻止這種運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)還在進(jìn)行。（ 2 ）阻礙不一定是反抗，阻礙還可能有補(bǔ)償?shù)囊饬x。當(dāng)磁通量減少時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就補(bǔ)嘗原磁場(chǎng)的磁通量的減少。這里關(guān)鍵是要知道阻礙的對(duì)象是磁場(chǎng)的變化，阻礙的對(duì)象不是磁場(chǎng)。（ 3 ）阻礙是能量守恒的必然結(jié)果，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中克服感應(yīng)電流的阻礙作用做多少功就有多少其它形式的能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能。范例精析 例 1 如圖4-3-19 所示，當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中電流減小時(shí)，兩輕質(zhì)閉合導(dǎo)體環(huán) a、b 將如何運(yùn)動(dòng)？解析：當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流減小時(shí)，它在其周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)將

37、減弱，兩導(dǎo)體環(huán)中的磁通量亦將減少。因而，兩環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因都是穿過(guò)其中的磁通量在減少，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的結(jié)果必將“反抗磁通量的減少”。又因越靠近直導(dǎo)線處，磁場(chǎng)越強(qiáng)，所以，導(dǎo)體環(huán)和 b 都向直導(dǎo)線靠近。即環(huán)向右移動(dòng)， b 環(huán)向左移動(dòng)。拓展：本題中如果兩環(huán)的平面與長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直，則無(wú)論長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流如何變化環(huán)中的磁通量都不變化，環(huán)中均無(wú)感應(yīng)電流，兩環(huán)均不會(huì)因長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流變化而運(yùn)動(dòng)。例2 如圖4-3-20 所示，一條形磁鐵從線圈上方落下，試問(wèn)，在磁鐵接近線圈和離開(kāi)線圈的兩過(guò)程中，其加速度與重力加速度 g 的關(guān)系分別如何？解析：當(dāng)磁鐵在上方落下接近線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是二者相互接

38、近，其中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)必然將“阻礙二者的相互接近”。因而，它們間產(chǎn)生斥力，磁鐵下落的加速度必小于 g 。當(dāng)磁鐵離開(kāi)線圈繼續(xù)下落時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因則是二者相互遠(yuǎn)離，此時(shí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)必然是“阻礙二者相互遠(yuǎn)離”，因而，它們間產(chǎn)生引力，故磁鐵下落的加速度小于 g 。拓展：上述的結(jié)論與磁鐵的極性無(wú)關(guān)。由于磁鐵都有兩個(gè)極，所以在磁鐵穿過(guò)線圈的過(guò)程中線圈中的電流一定會(huì)改變方向。假如磁鐵先是N極插入則感應(yīng)電流使線圈的上端出現(xiàn)N極，等到磁鐵穿出線圈離開(kāi)時(shí)一定是S極遠(yuǎn)離線圈，感應(yīng)電流在線圈的下端產(chǎn)生N極，這時(shí)的電流方向肯定與前述的電流方向相反。例3圖4-3-21中A是一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的方形線框

39、，電阻為R，今維持線框以恒定的速度v沿x軸運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)圖中所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B區(qū)域。若以x軸為正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn)，則磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F隨時(shí)間t的變化圖線為（ ） 解析：線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)它右邊的一條邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F阻礙線框向右的運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F向負(fù)X軸方向；線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F=0，線框的右邊的一條邊出了磁場(chǎng)，它的左邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F還是向負(fù)X軸方向， 所以磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F總是阻礙線圈A的運(yùn)動(dòng)，總是向負(fù)X軸方向，所以正確答案是B。拓展：本題從相對(duì)運(yùn)

40、動(dòng)的角度分析更加簡(jiǎn)單，磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F總是阻礙線框A向X軸正向運(yùn)動(dòng)，所以在有感應(yīng)電流的時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F都向負(fù)X軸方向。例4如圖4-3-22所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v=20cm/s通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行。取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0，在下列圖線中，正確反映感生電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是：( ) 解析：在01秒內(nèi)線框中磁通量增大；12秒內(nèi)磁通量不變故無(wú)感應(yīng)電流；23秒內(nèi)磁通量減少，所以感應(yīng)電流的方向與01秒內(nèi)的電流方向相反，正確答案是C。拓展：本題

41、如果磁場(chǎng)寬度為20，則正確的選項(xiàng)是A。例5 如圖4-3-23所示，固定水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab擱在框架上，可無(wú)摩擦滑動(dòng)，此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計(jì)，開(kāi)始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。（1）若從t=0時(shí)刻起，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為，同時(shí)保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流，在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向。 （2）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當(dāng)t=t1秒末時(shí)需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若從t=0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)棒以恒定速度 向右作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化（寫(xiě)出B與

42、t的關(guān)系式）？解析：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=tkL2感應(yīng)電流 I=E/r=kL2/r 方向：逆時(shí)針（見(jiàn)右圖）（2）t=t1秒時(shí)，B=B0+kt1 F=BIL F=(B0+kt1)kL3/r （3）總磁通量不變BL(L+vt)=B0L2 B=B0L/(L+vt) 拓展：本題設(shè)置了合理的臺(tái)階。（1）因磁通量增大產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，在簡(jiǎn)單情況 考查法拉第電磁感應(yīng)定律和全電路歐姆定律。（2）考查考生是否知道金屬棒ab受到的磁場(chǎng)力是隨時(shí)間變化的，在這里死記公式就不一定奏效了。（3）磁場(chǎng)在變化，加上導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)要不產(chǎn)生感應(yīng)電流，要求考生能綜合兩個(gè)因素，抓住磁通量不變這個(gè)關(guān)鍵來(lái)解題。2003年江蘇省高考

43、題再次出現(xiàn)類似問(wèn)題，說(shuō)明我們平時(shí)要多訓(xùn)練綜合分析能力。例6 法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的原理分析。圖4-3-24甲是法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的照片，乙是圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖，丙是發(fā)電機(jī)的示意圖。設(shè)CO=r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電阻為R，圓盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為。（1）說(shuō)明感應(yīng)電流的方向；（2）不計(jì)圓盤(pán)的電阻，求感應(yīng)電流的大小。解析 我們可以把圓盤(pán)分割成無(wú)數(shù)條很細(xì)的金屬條（有點(diǎn)象自行車的輻條），那么每一根金屬條都在切割磁感線，每一根金屬條都是一個(gè)電源。（1）由于的兩端分別接在圓心和圓周邊上，所以這無(wú)數(shù)個(gè)電源是并聯(lián)在CO之間，在丙圖中用右手定則可以判定電源CO的正極是O和D點(diǎn)（也就是說(shuō)圓盤(pán)的邊緣是電源的正極），

44、所以電流的方向是（請(qǐng)注意O和D的電勢(shì)是相等的）。（2）關(guān)于OC的電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，如果用公式E=lvB，雖然符合l、v、B三者兩兩垂直的條件，但是OC上各點(diǎn)的速度不同就成了一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)閺腃到O點(diǎn)速度是均勻變化的，所以可以用CO上各點(diǎn)的平均速度作為切割磁感線的有效速度。即v=(vC+v0)/2=r/2，E=rvB=r2B/2。所以電流大小為I=r2B/2R。拓展 如果把此圓盤(pán)挖去半徑為r/2的同心圓，仍以角速度繞C點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，原來(lái)接C點(diǎn)的導(dǎo)線接在圓盤(pán)的內(nèi)側(cè)，圓盤(pán)切割磁感線的平均速度應(yīng)為v=(r/2+r )/2=3r /4，圓盤(pán)的電動(dòng)勢(shì)就是E=3r2B /4。希望讀者注意平均速度的求法。能力訓(xùn)練

45、1、應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，一般步驟是：首先要明確；其次要明確；再次根據(jù)楞次定律確定；最后利用確定感應(yīng)電流的方向。原磁場(chǎng)的方向 穿過(guò)閉合電路的磁通量是增加還是減少 確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 安培定則2、圖4-3-25表示閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁極間運(yùn)動(dòng)的情形，圖中導(dǎo)體垂直于紙面，O表示導(dǎo)體的橫截面，a、b、c、d分別表示導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)中的四個(gè)不同位置，箭頭表示導(dǎo)體在那個(gè)位置上的運(yùn)動(dòng)方向，則導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶飼r(shí)，導(dǎo)體的位置是（ A ） A、aB、bC、cD、d3、如圖4-3-26所示，若不計(jì)滑軌的電阻，當(dāng)導(dǎo)線MN在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右作勻速平動(dòng)時(shí)下列結(jié)論中正確的是（ A

46、B ）A、      線圈L2中的電流方向如圖所示 B、 電流計(jì)G中無(wú)電流通過(guò) C、電流計(jì)G中有電流通過(guò)，方向從a到b D、電流計(jì)G中有電流通過(guò)，方向從b到a4、當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體（長(zhǎng)度為l）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，若電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，且l垂直于B、v，則導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線之間的夾角一定不等于多少度？00或18005、如圖4-3-27所示，電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)體框架，水平地放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架寬為L(zhǎng)，框架上放一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒，現(xiàn)用一水平恒力F作用于棒上，使棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，

47、當(dāng)棒的速度為零時(shí)，棒的加速度大小為多大？當(dāng)棒的速度為v時(shí)，棒的加速度為多大？F/m (FB2L2v/R)/m6、在磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，讓長(zhǎng)0.2m的導(dǎo)體ab在金屬框上以6m/s的速度向右移動(dòng)，如圖4-3-28所示，此時(shí)ab中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于多少伏？如果R1=6，R2=3，其他部分的電阻不計(jì)，則通過(guò)ab的電流大小為多少安培？ 0.48V 0.24A  7、圖4-3-29中矩形線框ab邊長(zhǎng)l1=20cm，bc邊長(zhǎng)l2=10cm，電阻為20，置于B=0.3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線方向與線框平面垂直，若用力拉動(dòng)線框，使線框沿圖中箭頭方向以v=5.0m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，求在

48、把線框從如圖位置拉出磁場(chǎng)過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體回路某一截面的電量是多少？在此過(guò)程中外力做功是多少焦耳？3×10-4C，4.5×10-5J 8、如圖4-3-30，水平金屬滑軌MN與PQ平行，相距d=0.4m，電阻R=1，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=2T，其方向垂直矩形平面MNQP且向外，金屬棒ab與MN垂直，在水平拉力F作用下沿滑軌向右勻速移動(dòng)，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U=0.5V，若ab棒與兩滑軌接觸點(diǎn)之間棒的電阻為r=0.2，其余導(dǎo)體電阻不計(jì)， 試求：（不計(jì)摩擦） ab棒移動(dòng)的速度v的大??；在時(shí)間t=2s內(nèi)拉力F所做的功。0.75m/s 0.6J9、如圖4-3-31所示的一個(gè)導(dǎo)體回路內(nèi)，連

49、接著一個(gè)電容器C，若有一垂直穿過(guò)回路平面的磁場(chǎng)（方向垂直紙面向外）正在減小，則電容的上極板帶何種電荷？負(fù)電 10、一個(gè)由導(dǎo)線組成的矩形線圈長(zhǎng)為2L，以速率v勻速穿過(guò)有理想界面的寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖4-3-32所示。圖乙中的哪幅能正確地表示矩形線圈內(nèi)的電流隨時(shí)間變化的關(guān)系？簡(jiǎn)述理由。C能正確表示線圈中電流隨時(shí)間變化的規(guī)律； 線圈的右邊勻速切割磁感受線和線圈的左邊切割磁感受線的過(guò)程時(shí)電流的大小不變，但方向相反，一圈不切割磁感線時(shí)無(wú)感應(yīng)電流。11、如圖4-3-33所示，讓線圈A自由落下，并通過(guò)一段有足夠長(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間，試定性討論線圈運(yùn)動(dòng)的加速度變化情況。（不考試空氣阻力）進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始a先減小，

50、全部進(jìn)入磁場(chǎng)后a=g，移出磁場(chǎng)時(shí)a減小，移出磁場(chǎng)后a=g。12、如圖4-3-34所示，一個(gè)水平放置的矩形閉合線框abcd，在水平放置的細(xì)長(zhǎng)磁鐵 極中心附近落下，下落過(guò)程中線框保持水平且bc邊在紙外,ad邊在紙內(nèi)它由位置甲經(jīng)乙到丙，且甲、丙都靠近乙。在這下落過(guò)程中，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)椋?B ）Aabcda Badcba C從位置甲到乙時(shí),abcda，從位置乙到丙時(shí)adcba D從位置甲到乙時(shí)，adcba，從位置乙到丙時(shí)abcda四、法拉第電磁感應(yīng)定律要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)1 這一節(jié)學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律，要學(xué)會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算方法。這部分內(nèi)容和楞次定律是本章的兩大重要內(nèi)容，應(yīng)該高度重視。2 法拉第電磁

51、感應(yīng)定律告訴我們電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟成正比。若產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路是一個(gè)有n匝的線圈，且穿過(guò)每匝線圈的磁感量變化率都相同，則整個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E=。3 直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)方向與磁感線垂直，那么導(dǎo)線中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與、和三者都成正比。用公式表示為E=。如果導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁感線方向有一夾角，我們可以把速度分解為兩個(gè)分量，垂直于磁感線的分量v1=vsin,另一個(gè)平行于磁感線的分量不切割磁感線，對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有貢獻(xiàn)。所以這種情況下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Blvsin。4應(yīng)該知道：用公式E=n/t計(jì)算的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是平均電動(dòng)勢(shì),只有在電動(dòng)

52、勢(shì)不隨時(shí)間變化的情況下平均電動(dòng)勢(shì)才等于瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)。用公式E=Blv計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的時(shí)候，如果v是瞬時(shí)速度則電動(dòng)勢(shì)是瞬時(shí)值；如果v是平均速度則電動(dòng)勢(shì)是平均值。5. 公式E=n/t是計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的普適公式，公式E=Blv則是前式的一個(gè)特例。6關(guān)于電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)（線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與電動(dòng)機(jī)的電源電動(dòng)勢(shì)方向一定相反，所以稱為反電動(dòng)勢(shì)；  有了反電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)機(jī)才可能把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,它輸出的機(jī)械能功率P=E反I； 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)兩端電壓為U=E反+Ir（r是電動(dòng)機(jī)線圈的電阻），電動(dòng)

53、機(jī)的總功率為P=UI，發(fā)熱功率為P熱=I2r，正常情況下E反>>Ir， 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)或者因負(fù)荷過(guò)大停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則I=U/r，線圈中電流就會(huì)很大，可能燒毀電動(dòng)機(jī)線圈。范例精析例1法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 （ ）A、跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量成正比B、跟穿過(guò)這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比C、跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量的變化率成正比D、跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量的變化量成正比 解析：E=/t，與t的比值就是磁通量的變化率。所以只有C正確。 拓展：這道高考題的命題意圖在于考查對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的正確理解?？忌仨毮軌蛘_理解磁

54、通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率這三個(gè)不同的概念。例2 圖4-4-1中abcd是一個(gè)固定的U形金屬框架，ab和cd邊都很長(zhǎng)，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，框架的電阻可不計(jì)，ef是放置在框架上與bc平行導(dǎo)體桿，它可在框架上自由滑動(dòng)（摩擦可忽略）。它的電阻為R，現(xiàn)沿垂直于框架平面的方向加一恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里。已知當(dāng)以恒力F向右拉導(dǎo)體桿ef時(shí)，導(dǎo)體桿最后勻速滑動(dòng)，求勻速滑動(dòng)時(shí)的速度。 解析：勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體桿所受合力應(yīng)等于零，故：F=ILB=B2vL2/R，v=FR/B2L2。 拓展：今天看這道高考題好象十分簡(jiǎn)單。其實(shí)對(duì)本題的過(guò)程進(jìn)行認(rèn)真的分析對(duì)夯實(shí)基礎(chǔ)是十分重

55、要的。在恒定外力作用下導(dǎo)體桿ef向右加速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體桿ef因切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的安培力阻礙導(dǎo)體桿ef向右的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體桿ef的加速度減小、速度增大、電動(dòng)勢(shì)增大、電流增大、安培力增大，直到安培力與恒定外力相等時(shí)導(dǎo)體桿ef就作勻速運(yùn)動(dòng)。 例3 如圖4-4-2所示，邊長(zhǎng)為0.1m正方形線圈ABCD在大小為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以AD邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)刻線圈平面與磁感線平行，經(jīng)過(guò)1s 線圈轉(zhuǎn)了90°，求：（1）       線圈在1s時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值。（2） 

56、      線圈在1s末時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。  解析： 初始時(shí)線圈平面與磁感線平行，所以穿過(guò)線圈的磁通量為零，而1s末線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，故有磁通量變化，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。（1）只要用E=/t 來(lái)進(jìn)行計(jì)算平均電動(dòng)勢(shì)。 E=/t =0.5×0.1×0.1/1=0.005V。   (2)1s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是指瞬時(shí)值，應(yīng)該用E=BLvt 來(lái)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)了1s時(shí)，恰好轉(zhuǎn)了90°，此時(shí)線圈的速度方向與磁感線的方向平行，線圈的BC段不切割磁感線（或認(rèn)為切割磁感線的有效速度為零），所以線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E=0。 拓展： 要把握感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式E=n/t的條件。公式目前只能用來(lái)計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的平均值。E=BLv公式中的v是與磁感線垂直的有效切割速度，在這個(gè)前提下再來(lái)考慮v是即時(shí)值還是平均值就可以求解電動(dòng)勢(shì)的即時(shí)值或平均值。 例4 矩形線圈abcd，長(zhǎng)ab=20