第二十七讲电磁感应现象、楞次定律.doc

第27讲 电磁感应现象、楞次定律 教学目标 理解电磁感应现象磁通量? 重点：感应电流方向的判断 难点：楞次定律 知识梳理 一、磁通量 1. 它是判断是否产生电磁感应、感应电动势大小的计算、感应电流通过导体截面的电量的计算等等的基础，所以必须清楚磁通量的概念及其变化。 2. 由它的物理意义“表示穿过某一面积的磁感线条数”来理解它是标量。 3. 其定义式最好记为：( =BS⊥ 或 ( = B⊥S 能强化理解B与S的“垂直关系”，即S应为“垂直面积”——“有效面积”。 4. 引起磁通量变化的主要原因： （1） B的变化； （2）S的变化（切割情形。这是引起电磁感应中的力学问题、动量问题、能量问题的主要原因） 5. 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别 磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率 物理意义 某时刻穿过某个面的磁感线的条数 某段时间内穿过某个面的磁通量变化 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大 小 Φ＝BSn，其中Sn是与B垂直的面的面积 ΔΦ＝Φ2－Φ1 ΔΦ＝B·ΔS ΔΦ＝S·ΔB ＝B 或＝S 注 意 若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量 开始时和转过180°时平面都与磁场垂直，穿过平面的磁通量是一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零 既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少．实际上，它就是单匝线圈上产生的电动势，即E＝ 附 注 对在匀强磁场中绕处于线圈平面内且垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈： ①线圈平面与磁感线平行时，Φ＝0，但最大 ②线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，但＝0 Φ大或ΔΦ大，都不能保证就大；反过来，大时，Φ和ΔΦ也不一定大．这类似于运动学中的v、Δv及三者之间的关系 感应电流方向的判断 感应电流方向的判断，既可用右手定则，也可用楞次定律右手定则：适合于判断导线切割磁感线的情形。用右手定则判断感应电流的方向不要仅仅停留在应用上，还要对电流的形成理解其实质，即导线中的自由电子随导线一起做定向运动，于是在洛仑兹力的作用下就会发生定向移动形成电流。即，在利用右手定则的同时，也要和左手定则进行联系。 楞次定律的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈的、两边中点连线的左右两侧分别存在着方向相同、磁感应强度大小各为、的匀强磁场。开始时，线圈平面与磁场垂直，若从上往下看，线圈逆时针转和角时，穿过线圈的磁通量分别改变了多少？ 【解析】在开始位置，线圈与磁场垂直，则 线圈绕转动角后 磁通量的变化量为 线圈绕转动角时，若规定穿过圆线圈平面的磁通量为正，转过后，穿过线圈的磁通量则为负值，即[来源:学科网] 点评：磁通量是有方向的，所以在求其变化量时，事先要设正方向，并将“+”、“-”号代入。否则，象上面的题目中，转过角时的磁通量的变化量就变成了零！ 2. 感应电流的产生及方向的判断 (1)如图3所示，闭合的矩形金属线框仅有一半置于范围足够大的匀强磁场中，开始时线框平面与磁场垂直，现从图示位置绕轴按图示方向转动，线框中有感应电流产生吗？试加以分析。[来源:学科边进入磁场之前，穿过线框的磁通量是发生不变化的，所以这一阶段线框中无感应电流产生。只有当线框转过角，即从边进入磁场开始，穿过线圈的磁通量才发生变化，如图4所示（俯视图）。但随着线框在磁场中的转动，一旦线框的边转出磁场，穿过线框的磁通量又不发生变化了，电磁感应现象又消失了，以后将重复上述过程。 综上所述，只有线框全部转入磁场中时，才会有感应电流产生，否则没有。 (2)如图5所示，导线框与导线在同一平面内，直导线 中通有恒定电流，在线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线 框中感应电流的方向是 .先，再，后 .先，再 .始终 .先，再，后 【解析】（一）：由左手定则判断 线框向右运动时，只有和两个边切割磁感线。根据通电导线周围磁场的分布情况可知，开始时，即在边越过通电导线之前（如图6甲图所示），和边以相同的速度切割磁感线，由左手定则可以判断，它们在闭合线框中形成的感应电流方向相反，即分别是逆时针和顺时针的。但由于 边所在处的磁感应强度大，所以此时感应电流的方向是顺时针方向的，即。一旦边开始越过通电导线（如图6乙所示），根据和边所在处的磁感应强度的方向和强弱，由左手定可可以判断得出此时线框中的感应电流的方向是逆时针方向的，即。随着线框继续向右运动，边越过通电导线后（如图6丙所示），同理可以判断出此时线框中的感应电流的方向是顺时针方向的，即。 综合以上分析，答案应选。[来源:Z_xx_k.Com]所产生的磁场，在的