知識講解 電磁感應現(xiàn)象 感應電流方向的判斷

1、物理總復習：電磁感應現(xiàn)象 感應電流方向的判斷編稿：李傳安 審稿：張金虎【考綱要求】1、知道磁通量的變化及其求解方法，理解產生感應電流、感應電動勢的條件；2、理解楞次定律的基本含義與拓展形式；3、理解安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的異同，并能在實際問題中熟練 運用。【知識絡】閉臺）電路的磁通量我生變化產生感應電動勢電流）的冬件閉臺電路們部分）導體做切割磁感城運動感應電動勢電流）的方向日右手定則感應電動勢電流）的方向日右手定則、楞次定律伊體做切副磁感線運動： =刖 皿感應電動勢的大小打均出險氏適垣 MI法技弟電密感應AZ律：= H LAf【考點梳理】考點一、磁通量1、定義：磁感應強度B與垂

2、直場方向的面積S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，4 = BS。如果面積S與B不垂直，如圖所示，應以B乘以在垂直于磁場方向上的投影面積S。即4 = BS cos 0。2、磁通量的物理意義：磁通量指穿過某一面積的磁感線條數。3、 磁通量的單位：Wb1Wb = 1T - m2。要點詮釋：（1）磁通量是標量，當有不同方向的磁感線穿過某面時，常用正負加以區(qū)別，這時穿過 某面的磁通量指的是不同方向穿過的磁通量的代數和。另外，磁通量與線圈匝數無關。磁通量正負的規(guī)定：任何一個面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿入磁通量為正， 則磁感線從反面穿入時磁通量為負。穿過某一面積的磁通量一般指合磁通量。（2）磁通量的

3、變化4 = |4241|，它可由b、s或兩者之間的夾角的變化引起。4、磁通量的變化要點詮釋：（一）、磁通量改變的方式有以下幾種（1）線圈跟磁體間發(fā)生相對運動，這種改變方式是S不變而相當于B變化。（2）線圈不動，線圈所圍面積也不變，但穿過線圈面積的磁感應強度是時間的函數。（3）線圈所圍面積發(fā)生變化，線圈中的一部分導體做切割磁感線運動。其實質也是B不 變，而S增大或減小。（4）線圈所圍面積不變，磁感應強度也不變，但二者間的夾角發(fā)生變化，如在勻強磁場 中轉動矩形線圈。（二）、對公式4 = BS的理解在磁通量4 = BS的公式中，S為垂直于磁感應強度B方向上的有效面積，要正確理解 4、B、S三者之間的

4、關系。（1）線圈的面積發(fā)生變化時磁通量是不一定發(fā)生變化的，如圖（a），當線圈面積由S1變 為S2時，磁通量并沒有變化。（2）當磁場范圍一定時，線圈面積發(fā)生變化，磁通量也可能不變，如圖b）所示，在空 間有磁感線穿過線圈S，S外沒有磁場，如增大S，則4不變。（3）若所研究的面積內有不同方向的磁場時，應是將磁場合成后，用合磁場根據4 = BS 去求磁通量。例、如圖所示，矩形線圈的面積為S（ m 2），置于磁感應強度為B（T）、方向水平向右 的勻強磁場中，開始時線圈平面與中性面重合。求線圈平面在下列情況的磁通量的改變量: 繞垂直磁場的軸轉過（1）60 ；（2）90 ；（3）180。 oo0【解析】初位

5、置時穿過線圈的磁通量41 = BS ；轉過60時，42 = BScos60 = 2BS ；轉過90時，43 = 0；轉過180時，44 =-BS，負表示穿過面積S的方向和以上情況相反， 故：（1）a4 = 4 4 = BS BS = BS ；12122（2）a4 = 4 4 = 0 BS = BS ；（3）A43 = 44 41 = BS BS = 2BS。負可理解為磁通量在減少?？键c二、電磁感應現(xiàn)象1、產生感應電流的條件只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，即A4 0，則閉合電路中就有感應電流產生。2、引起磁通量變化的常見情況（1）閉合電路的部分導體做切割磁感線運動。（2）線圈繞垂直于磁場的軸轉

6、動。（3）磁感應強度B變化。要點詮釋：1、分析有無感應電流的方法首先看電路是否閉合，其次看穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生了變化。2、產生感應電動勢的條件無論電路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢。產 生感應電動勢的那部分導體相當于電源。電磁感應現(xiàn)象的實質是產生感應電動勢，如果電路閉合，則有感應電流；電路不閉合， 則只有感應電動勢而無感應電流。例1、如圖所示，有一根通電長直導線MN,通融入向右的電流，另有一閉合線圈P位 于導線的正下方，現(xiàn)使線圈P豎直向上運動，問在線圈P到達MN上方的過程中，穿過P 的磁通量是如何變化的？有無感應電流產生？【解析】根據直線電流磁場的特點

7、，靠近電流處磁場強，遠離電流處磁場弱，把線圈P向 上的運動分成幾個階段；第一階段：從開始到線圈剛與直導線相切，磁通量增加；第二階段: 從線圈與直導線相切到線圈直徑與直導線重合，磁通量減少；第三階段：從線圈直徑與導線 重合到線圈下面與直導線相切，磁通量增加；第四階段：遠離直導線，磁通量減少。每一個階段均有感應電流產生。例2、如圖所示能產生感應電流的是（）【解析】A線圈沒閉合，無感應電流；B圖磁通量增大，電路閉合，有感應電流；C的導線 在圓環(huán)的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應 電流；D中回路磁通量恒定，無感應電流。考點三、感應電流的方向判定1、右手定則（1）

8、適用范圍：適用于導體切割磁感線運動的情況。（2）方法伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，讓磁感線垂直從手 心進入，大拇指指向導體運動方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向。右手定則適用于部分導體切割磁感線運動時感應電流方向的判定，而楞次定律適用于一 切電磁感應現(xiàn)象。導體切割磁感線產生感應電流用右手定則簡便;變化的磁場產生感應電流用楞次定律簡 便。2、楞次定律（1）內容：感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。（2）適用范圍：適用于一切情況的感應電流方向的判斷。（3）楞次定律判定感應電流方向的一般步驟明確引起感應電流的原磁場的方向及

9、其分布情況，并用磁感線表示出來；分析穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；根據楞次定律確定感應電流磁場方向，即原磁通量增加，則感應電流磁場方向與原磁場 方向相反，反之則感應電流的磁場方向與原磁場方向相同；利用安培定則來確定感應電流的方向；電磁感應現(xiàn)象中判定電勢高低時必須把產生感應電動勢的導體（或線圈）看成電源，且 注意在電源內部感應電流是從電勢低處向電勢高處流動。若電路斷路無感應電流時，可想象 為有感應電流，來判定電勢的高低。（4）楞次定律也可以理解為：感應電流的效果總是要反抗（或阻礙）產生感應電流的原因。要點詮釋：楞次定律的另一表述感應電流的效果總是要阻礙產生感應電流的原因，常見有以下幾種表現(xiàn)

10、：1、“增反減同”就磁通量而言，總是阻礙引起感應電流的磁通量（原磁通量）的變化。即當原磁通量增加時，感應電流的磁場就與原磁場方向相反，當原磁通量減少時，感應 電流的磁場就與原磁場方向相同，簡稱口訣“增反減同”。例、如圖所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置的勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是（）:X X X TOC o 1-5 h z 向左拉出和向右拉出時，環(huán)中感應電流方向相反冷 向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向七尤 向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向上；圓環(huán)拉出磁場過程中，環(huán)全部處在磁場中運動時，也有感應電流【解析】設向右勻速拉出時

11、，原磁場方向向里為“X”場，在磁場中的面積:減小，磁通量減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，也為“X”場，根據安培定則（右手螺旋定則）可知，環(huán)中感應電流方向是沿順時針方向。，同理向左拉出，感應電流方向也是沿順時針方向。環(huán)全部處在磁場中運動時， 、x 磁通量不變，沒有感應電流。故B對。K X X2、“來拒去留”就相對運動而言，阻礙所有的相對運動，簡稱口訣：“來拒去留”。從運動的效果上看，也可以形象地表述為敵”進“我”退，“敵”逃“我”追。如圖所示，若條形磁鐵（“敵”）向閉合導線圈前進，則閉合線圈（“我”）退卻；若條形 磁鐵（“敵”）遠離閉合導線圈逃跑，則閉合導線圈（“我”）追趕條形磁鐵。例

12、、如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下，當磁鐵向下運動時（但未插入線圈內部）（）線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引例、如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下，當磁鐵向下運動時（但未插入線圈內部）（）線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁

13、鐵與線圈相互排斥【解析】原磁場方向N向下靠近為“來”，穿過線圈的磁通量增加，感應電流的磁場方向要 阻礙磁鐵靠近，要“拒”，則線圈上方為N極（同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引）， 再根據右手螺旋定則知線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同。故選項B正確。（也可 以按磁感線的方向分析“來拒去留”）（如果磁鐵遠離，線圈上方為S極。）3 “增縮減擴”就閉合電路的面積而言，致使電路的面積有收縮或擴張的趨勢。收縮或擴張是為了阻礙電路磁通量的變化。若穿過閉合電路的磁感線皆朝同一個方向，則磁通量增大時，面積有收縮趨勢，磁通量減少時，面積有增大趨勢，簡稱口訣：“增縮減 擴”；若穿過閉合電路的磁感線朝兩個相反的

14、方向都有，以上結論可能完全相反。如圖所示，當螺線管B中的電流減小時，穿過閉合金屬圓環(huán)A的磁通量將減小，這時A環(huán)有收縮的趨 勢，對這一類問題注意討論其合磁通的變化。例、如圖所示，光滑導軌MN水平放置，兩根導體棒平行放于導軌上，形成一個閉合回 TOC o 1-5 h z 路，當一條形磁鐵從上方下落（未達導軌平面）的過程中，導體P、Q，-的運動情況是（）P、Q互相靠攏土. P、Q互相遠離1P、Q均靜止|因磁鐵下落的極性未知，無法判斷【解析】條形磁鐵從上方下落，P、Q與MN構成的回路磁通量增加，根據楞次定律，感應 電流產生的磁場將阻礙這一磁通量的增加，具體表現(xiàn)為：使回路面積減小，延緩磁通量的增 加，故

15、P、Q互相靠攏，選項A正確。4、就電流而言，感應電流阻礙原電流的變化。即原電流增大時，感應電流方向與原電流方向相反；原電流減小時，感應電流的方向與 原電流方向相同，簡稱口訣：“增反減同”。如圖所示，電路穩(wěn)定后，小燈泡有一定的亮度， 現(xiàn)將一與螺線管等長的軟鐵棒沿管的軸線迅速插入螺線管內，在插入過程中感應電流的方向 與線圈中的原電流方向相反，小燈泡變暗（判定略）?！镜湫屠}】類型一、對磁通量變化的判定 TOC o 1-5 h z 例1、面積為S的矩形線框abcd處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框 面成角如圖，當線框以ab為軸順時針轉90時，求穿過abcd面的h &磁通量的變化量。【思路

16、點撥】磁通量是標量，但它是由磁感應強度矢量在垂直于線，框平面方向上的分量決定的，求初態(tài)、末態(tài)代數差的絕對值。【答案】8S（cos+sin 0）【解析】磁通量由磁感應強度矢量在垂直于線框平面方向上的分量決定，開始時B與線框 面成0角，磁通量為8廣BS sin0 ；線框面按題意方向轉動時，磁通量減少，當轉動90時， 磁通量變?yōu)椤柏摗敝担琿 =-BS cos0。可見，磁通量的變化量為= BScos0 BSsin0=-BS（cos0 + sin0）?！究偨Y升華】（1）磁通量是標量，但有正負，其正負代表磁感線是正穿還是反穿，若正穿為 正，則反穿為負。（2）求磁通量的變化與求位移、速度的變化相類似，不需要

17、過問中間過程 的情況，只需初、末狀態(tài)的情況。但應注意，位移、速度是矢量相減，而磁通量是代數差的 絕對值。舉一反三【變式】如圖所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑r的虛線范圍內有勻 強磁場，磁場方向垂直線圈平面。若磁感應強度為B，則穿過線圈的磁通量為（）A.兀 BR2C.兀 Br2C. n兀 BR2d. n兀 Br2【答案】B【解析】磁通量與線圈匝數無關；且磁感線穿過的面積為兀r2，而并非兀R2，故B項對。類型二、楞次定律的理解及應用例2、（2015江西聯(lián)考）如圖所示，豎直放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)， 條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合，現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大，下列說法

18、中正確的是 （）穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大從上往下看，彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應電流彈性圓環(huán)中無感應電流彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外【答案】B【解析】豎直向下穿過條形磁鐵的磁感線與磁鐵外部的磁感線形成閉合曲線，因此條形 磁鐵內外部磁感線的條數相等.當圓環(huán)擴大時，向下的磁感線條數不變，向上的磁感線條數 增加，故總的磁感線條數向下減少，由楞次定律知B對.舉一反三【變式】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、 開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合 開關S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，

19、經重復 試驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因 可能是（）A.線圈接在了直流電源上.B.電源電壓過高.C.所選線圈的匝數過多，D.所用套環(huán)的材料與老師的不同【答案】D【解析】在開關閉合的瞬間，線圈中的電流變大，磁場變強，穿過金屬套環(huán)的磁通量變大， 在金屬套環(huán)內產生感應電流。感應磁場必然阻礙原磁場的增大，所以金屬套環(huán)會受到線圈的 斥力而跳起。在實驗時電源一般采用直流電源，電壓不能太大（以不燒導線和電源的條件下 電壓大現(xiàn)象明顯），所選線圈的匝數越多，現(xiàn)象也越明顯。如果該學生所用套環(huán)的材料為非 金屬，則不會觀察到“跳環(huán)實驗”。故選D。【高清課堂：電磁感應現(xiàn)象

20、和楞次定律例4】例3、如圖所示，導線框abcd與導線在同一平面內，直導線通有恒定電流I，當線框由 左向右勻速通過直導線時，分析線框中感應電流方向。【思路點撥】線框由左向右勻速通過直導線時，直線電流的磁場方向發(fā)生了變化，按切割磁 感線分析必須用靠近電流的那一條邊，畫出草圖分析?！敬鸢浮縜dcbaabcda adcba【解析】當導線框在直線電流的左邊時，線框所在處的磁場方向向外即“ ”場，離導線越 遠磁場越小，分析dc邊切割磁感線，用右手定則，感應電流方向從d到c，為順時針方向 即adcba。如圖1所示。當導線框的cd運動到導線的右邊（右邊少）時，如圖2所示，仍然分析dc邊切割磁感 線，dc邊所在

21、處的磁場方向向里即“X”場，用右手定則，感應電流方向位到乙 為逆時 針方向即abcda。當導線框的cd運動到導線的右邊（右邊多）時，如圖3所示，ab所在處的磁場強，分 析ab邊切割磁感線，ab邊所在處的磁場方向向里即“ ”場，用右手定則，感應電流方向 從a到b，為逆時針方向即abcda。當導線框全部運動到導線的右邊時，如圖4所示，ab所在處的磁場強，分析ab邊切割 磁感線，ab邊所在處的磁場方向向里即“X”場，用右手定則，感應電流方向從b到a，為 順時針方向即adcba。【總結升華】對于矩形線圈用右手定則分析時要注意哪一條邊的磁場強就分析那條邊，特別 要注意穿越直線電流時，磁場的變化情況。本題

22、也可根據楞次定律分析判斷。舉一反三 TOC o 1-5 h z 【變式】如圖所示，矩形線圈abcd由豎直方向下落后進入勻強磁場，C判斷線框進入磁場和出磁場時線框中感應電流的方向。X X XXXXd c。b【答案】進入磁場時ab邊切割磁感線，用右手定則判斷出，其感應 電流由a到b，線框中電流為逆時針方向，線框出磁場時cd邊切割 磁感線，由右手定則得到其中感應電流由d到C,此時線框中有順時針方向電流。例4、（2016江蘇卷）電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化， 因此弦振動時，在線圈中產生感應電流，電流經電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音，下列 說法正確的有（）選用銅質弦，電吉他仍

23、能正常工作取走磁體，電吉他將不能正常工作增加線圈匝數可以增大線圈中的感應電動勢弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化【答案】BCD【解析】因銅質弦不能被磁化，所以A錯誤；若取走磁鐵，金屬弦無法被磁化，電吉 他將不能正常工作，所以B正確，依據法拉第電磁感應定律可知，增加線圈匝數可以增大 線圈中的感應電動勢，C對；弦振動過程，線圈中的磁通量一會增大一會減小，所以電流方 向不斷變化，D對。故選BCD。舉一反三【高清課堂：電磁感應現(xiàn)象和楞次定律例7】【變式】如圖所示，螺線管的導線的兩端與兩平行金屬板相接，一個帶負電的通草球用絲線 懸掛在兩金屬板間，并處于靜止狀態(tài)，若條形磁鐵突然插入線圈時，通草球的運動

24、情況是（）向左擺動B.向右擺動C.保持靜止D.無法判定.【答案】A類型三、楞次定律的綜合應用例5、如圖所示，上下開口、內壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管 中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊（）在P和Q中都做自由落體運動 在兩個下落過程中的機械能都守恒A在P和Q中都做自由落體運動 在兩個下落過程中的機械能都守恒B.在P中的下落時間比在Q中的長落至底部時在P中的速度比在Q中的大【答案】C【解析】磁塊在銅管中運動時，銅管中產生感應電流，根據楞次定律，磁塊會受到向 上的磁場力，因此磁塊下落的加速度小于重力加速度，且機械能不守恒，選項A、B錯誤； 磁塊在塑料管中運動時，只受

25、重力的作用，做自由落體運動，機械能守恒，磁塊落至底部時， 根據直線運動規(guī)律和功能關系，磁塊在P中的下落時間比在Q中的長，落至底部時在P中 的速度比在Q中的小，選項C正確，選項D錯誤.舉一反三【變式1】如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ 在外力作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是（）向右加速運動向左加速運動向右減速運動向左減速運動【答案】BC 【解析】分析該類問題，首先要明確PQ運動是引起MN運動的原因，然后根據楞次定律和 左手定則判斷。由右手定則PQ向右加速運動，穿過L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和 左手定則可判斷MN向左

26、運動，故A錯。若PQ向左加速運動，情況正好和A相反，故B 對。若PQ向右減速運動，由右手定則，穿過L的磁通量向上且減小，由楞次定律和左手定則可判知MN向右運動，故C對。若PQ向左減速運動，情況恰好和C相反 或者：如果PQ勻速運動，產生的感應電流恒定，L1的磁通量不變，穿過L2 變，L2上沒有感應電流，MN就不可能運動。設PQ向右加速運動， 產生的感應電流如圖所示，根據右手螺旋定則可判斷出L2的上端為牛N極，磁通量增加，根據楞次定律L1下端也為N極，MN上的感應 f 電流方向向上，再應用左手定則（這是磁場對電流的作用）MN受 到的安培力向左。而題目中“MN在磁場力的作用下向右運動”，正好相反，可知PQ不是向右加速運動，應是向右減速運動或向左加,故D錯。的磁通量也不K速運動。故選項,故D錯。的磁通量也不K【變