1、第12讲 楞次定律12.1 产生感应电流的条件知识点睛在学习本章内容之前，我们先来认识一个与磁场有关的物理量磁通量。1磁通量 定义如图，设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为，我们把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称_。用表示磁通量，则有。在国际单位制中，磁通量的单位是_，符号是。如果研究的平面与磁场不垂直，那么磁通量的计算公式应为。其中是在垂直于磁感线方向上的投影面积，如图所示。由可以得到，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此工程技术人员常把磁感应强度叫做磁通密度。 磁通量的“正负”磁通量是标量，数值有正负，这里正负的物理意义是什么呢？拿平面来说，它
2、有上下两个面，我们可将其任意一面规定为“正面”，则另一面即为“反面”。人为做以下规定：如果磁感线从平面的正面穿过，磁通量记为“”；如果磁感线从平面的反面穿过，磁通量记为“”。原来磁通量的“正负”表示的是磁感线对某一平面的贯穿方向。 磁通量的变化量末态时的磁通量减去初态时的磁通量，称为磁通量的变化量，即。引起磁通量变化的几种可能：磁感应强度发生了变化面积发生了变化面与磁感线的夹角发生了变化2探究产生感应电流的条件实验一实验二实验三整个电路上下平动时，无感应电流产生。棒做切割磁感线运动时，有感应电流产生。磁铁静止不动时，无感应电流产生。磁铁插入或拔出线圈时，有感应电流产生。开关接通或断开时，有感应
3、电流产生。移动滑动变阻器的触头时，有感应电流产生。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。磁生电是一种变化、运动的过程中才能出现的效应，我们把这种现象称为电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。例题精讲磁通量【例1】如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面为正方形，边长为，它们按图示位置放置并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。下面说法中正确的是A通过平面的磁通量大小为B通过平面的磁通量大小为C通过平面的磁通量大小为零D通过整个三棱柱的磁通量为零【答案】 BCD【例2】如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向里拉，使其面积减小，则穿过弹簧所包围面积的磁通
4、量将A增大 B减小 C不变 D无法确定如何变化【答案】 A【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度为，的方向与水平方向的夹角为，图中实线位置有一面积为的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置（图中虚线位置）。在此过程中磁通量的改变大小为A B C D【答案】 C【例4】如图所示，通有恒定电流的直导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置平移到位置，第二次将金属框由位置翻转到位置，设两次通过金属框截面的磁通量的变化的大小分别为，则A B C D无法比较【解析】 设线圈在位置 时，通过线圈的磁通量为正，且数值为，在位置 时通过线圈的磁通量数值为，如图所示第一次将金属框由位置平移到
5、位置，磁通量的变化量大小为第二次将金属框由位置翻转到位置，磁通量的变化量大小为【答案】 B产生感应电流的条件【例5】用导线做成的圆形回路与一直导线构成如图所示的几种位置组合，切断或者闭合直导线中的电流，圆形回路中会有感应电流产生的是【答案】 BC【例6】如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为，将一边长为的正方形导线框以速度匀速地通过该磁场区域。若，则在线框通过磁场区域的过程中不产生感应电流的时间为_；若，则在线框通过磁场区域的过程中不产生感应电流的时间为_。【答案】 ；12.2 楞次定律知识点睛1感应电流方向的判断通过实验，我们得到如下结论：感应电流具有这样的方向，感应电流产生的磁场总是阻碍_
6、，这就是楞次定律。2对楞次定律中“阻碍”的理解 谁阻碍谁？是感应电流的磁通量阻碍原磁通量。 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方向_；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向_。 结果如何？阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化。结果是增加的还是增加，减少的还是减少。使用楞次定律的步骤：明确穿过闭合电路的原磁场方向判断穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少根据楞次定律确定感应电流产生磁场的方向利用安培定则判断感应电流的方向3右手定则当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，我们可以用右手定则来判断感应电流的方向。伸开右
7、手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从掌心穿入，大拇指指向导体切割的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。右手定则只适用于导体切割磁感线的情形，而楞次定律是普遍适用的。可以说，右手定则是楞次定律的特殊情况。例题精讲楞次定律【例7】如图所示，用细弹簧构成一个闭合电路，中央放有一个条形磁铁，当弹簧收缩时，穿过电路的磁通量和电路中感应电流方向（从N极向S极看时）正确的是A减小，感应电流顺时针方向B减小，感应电流逆时针方向C增大，感应电流顺时针方向D增大，感应电流逆时针方向【答案】 C【例8】为判断线圈绕向，可将灵敏电流计与线圈连接，如图所示。已知线圈由端开始绕至端；当
8、电流从电流计左端流入时，指针向左偏转。 将磁铁极向下从线圈上方竖直插入时，发现指针向左偏转。俯视线圈，电流的流向为 ，其绕向为_（填“顺时针”或“逆时针”）。 当条形磁铁从图中虚线位置向右远离时，指针向右偏转。俯视线圈，电流的流向为 ，其绕向为_（填“顺时针”或“逆时针”）。 【答案】 逆时针，顺时针 逆时针，逆时针【例9】如图所示，在方向竖直向上的匀强磁场中，有一闭合矩形铜制线框用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点摆动。线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和线框平面始终处于同一平面，并且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是ABC先是，后是D先是，后是【答案】 B【例10
9、】如图所示，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点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中A感应电流的方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流的方向一直是逆时针C安培力的方向始终与速度方向相反D安培力的方向始终沿水平方向【答案】 AD【例11】如图所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在到的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是【答
10、案】 A【例12】如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线的正上方等高快速经过时，线圈始终静止不动。此过程中，关于线圈受到的支持力及在水平方向上的运动趋势，下列判断中正确的是A先小于后大于，运动趋势向左B先大于后小于，运动趋势向左C先小于后大于，运动趋势向右D先大于后小于，运动趋势向右【解析】 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增大后又减小。当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，在水平方向上有向右运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有
11、向上运动的趋势，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右。【答案】 D【例13】插有铁芯的线圈（电阻不能忽略）直立在水平桌面上，铁芯上套一铝环，线圈与电源、开关相连。以下说法中正确的是A闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环又跳起B闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环也不跳起C闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环跳起D闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环不跳起【答案】 D右手定则【例14】如图所示，圆圈代表闭合线圈的部分导线的横截面，速度方向都在纸面内，关于感应电流的有无及方向的判断
12、正确的是A甲图中有感应电流，方向垂直于纸面向里B乙图中有感应电流，方向垂直于纸面向外C丙图中无感应电流D丁图中的四个位置均有感应电流【答案】 AC【例15】在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处的电势为，则A若飞机从西往东飞，比高B若飞机从东往西飞，比高C若飞机从南往北飞，比高D若飞机从北往南飞，比高【解析】 我国位于北半球，地磁场的竖直分量向下。根据右手定则可判断，无论飞机向什么方向飞，左方机翼的电势均高于右方机翼的电势。【答案】 AC【例16】如图所示，为使导体棒向纸外运动，应该使导体棒沿轨道向哪个方向运动？【解析】 受安培力向纸外运动，由左手定则可判断中电流方向应是由。再由右手定则可判断应向右运动。【答案】 向右51第三级（下）第12讲提高-尖子-目标教师版