高考物理考点——电磁感应现象 楞次定律

考点解读

 

一、电磁感应现象

1.概念

当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。

2.产生感应电流的条件

(1)闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动;

(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化;

①磁场强弱不变,回路面积改变;

②回路面积不变,磁场强弱改变;

③回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变。

注意:当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源。

3.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、感应电流方向的判定

1.右手定则: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,让磁感线从掌心进入,大拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向,就是感应电流的方向。

适用范围:适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。

2.楞次定律

(1)内容: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)理解楞次定律中“阻碍”的含义:

12.png

 

(3)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:

a.明确穿过闭合电路的原磁场方向;

b.明确穿过闭合电路的原磁通量是如何变化的;

c.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;

d.利用安培定则判定感应电流的方向。

注意:导体切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则较简便;变化的磁场产生感应电流只能用楞次定律判断。

具体流程如图:

 

13.png

 

三、楞次定律应用的推广

楞次定律描述的是感应电流与磁通量变化之间的关系,常用于判断感应电流的方向或其所受安培力的方向,一般有以下四种呈现方式:

1.阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;

2.阻碍相对运动——“来拒去留”;

3.使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;

4.阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。

 

 

四、“三个定则、一个定律”的综合应用技巧

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、电流产生的磁场

安培定则

磁场对运动电荷、电流的作用力

左手定则

电磁[来源:][来源:]

感应[来源:][来源:#网]

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.应用技巧

多定则应用的关键是抓住因果关系: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。

1)因电而生磁(IB→安培定则;

2)因动而生电(vBI→右手定则;

3)因电而受力(IBF→左手定则。

3.一般解题步骤

(1)分析题干条件,找出闭合电路或切割磁感线的导体棒;

(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律;

(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断。

 

 

五、电磁感应问题中的逆向思维

1.方法概述:逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发,运用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法。而电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律。

 

2.问题类型:

(1)运动形式的可逆性,如将匀减速运动看作反向的匀加速运动;

(2)运用“执果索因”进行逆向思考,如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等。

3.解题思路:

(1)分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决;

(2)确定逆向思维问题的类型;

(3)通过转换研究对象或执果索因等逆向思维的方法确定求解思路。

 

 

重点考向

 

考向一 电磁感应现象

典例引领

(2018·河南省开封市五县高二上学期期中联考)图为“研究电磁感应现象”的实验装置,现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键按如图所示连接,在闭合开关瞬间,发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。那么合上开关后,下列说法中正确的是

 

14.png

 

A.将线圈A迅速插入线圈B时,电流计指针向左偏转一下

B.将线圈A插入线圈B稳定后,电流计指针一直向右偏

C.将线圈A插入线圈B稳定后,将变阻器滑片迅速向左滑动时,电流计指针向右偏转

D.将线圈A插入线圈B稳定后,将变阻器滑片迅速向左滑动时,电流计指针向左偏转

【参考答案】D

【详细解析】闭合开关,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流计的指针向右偏;闭合电键,将原线圈迅速插入副线圈时,磁场方向不变,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流计指针将向右偏转,选项A错误;将线圈A插入线圈B稳定后,穿过副线圈的磁通量不变,则电流计指针不偏转,选项B错误;原线圈插入副线圈后,由电路图可知,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,原线圈电流变小,穿过副线圈的磁场方向不变,但磁通量变小,灵敏电流计指针将左偏转,选项C错误,D正确;故选D。

【名师点睛】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验,对于该实验注意两个回路的不同。知道磁场方向或磁通量变化情况相反时,感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键。

 

 

变式拓展

15.png

 

 

考向二 楞次定律

典例引领

2018·北京市昌平区高三上学期末考试)一长直铁芯上绕有线圈P,将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端,线圈P的中轴线通过线圈Q的中心,且与线圈Q所在的平面垂直。将线圈P连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E为直流电源,S为开关。下列情况中,可观测到Q向左摆动的是

 

16.png

A.S闭合的瞬间

B.S断开的瞬间

C.在S闭合的情况下,将R的滑片向a端移动时

D.在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变

【参考答案】A

【详细解析】A:S闭合的瞬间,线圈P中电流由无到有,产生的磁场从无到有,线圈Q中磁通量从无到有,线圈Q中磁通量增加,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的增大,则线圈Q将向左运动远离线圈P,故A项正确。B:S断开的瞬间,线圈P中电流由有到无,产生的磁场由有到无,线圈Q中磁通量由有到无,线圈Q中磁通量减小,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的减小,则线圈Q将向右运动靠近线圈P,故B项错误。C:在S闭合的情况下,将R的滑片向a端移动时,滑动变阻器接入电路电阻增大,线圈P中电流减小,产生的磁场变弱,线圈Q中磁通量减小,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的减小,则线圈Q将向右运动靠近线圈P,故C项错误。D:在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变,线圈P中电流不变,产生的磁场不变,线圈Q中磁通量不变,线圈Q中不产生感应电流,线圈Q不受磁场力,线圈Q不动,故D项错误。

 

变式拓展

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练习精选

 

考点闯关

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体验高考

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参考答案

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