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学而优教有方
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2.1楞次定律
2.1楞次定律
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知识精讲
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考点1:楞次定律的理解
1.因果关系
闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现。
2.楞次定律中“阻碍”的含义
【例1】关于楞次定律,下列说法正确的是()
A.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
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
【解析】A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,选项A正确;闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向,当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向,选项D错误。
针对训练
针对训练
1.关于感应电流,以下说法中正确的是()
A.感应电流的方向总是与原电流的方向相反
B.感应电流的方向总是与原电流的方向相同
C.感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化
D.感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反
【解析】C由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化,故C正确;如果原磁场中的磁通量是增大的,则感应电流的磁场方向就与它相反,来阻碍它的增大,如果原磁场中的磁通量是减小的,则感应电流的磁场方向就与它相同,来阻碍它的减小,故A、B、D错误
考点2:楞次定律的应用
楞次定律应用四步曲
1.确定原磁场的方向。
2.判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)。
3.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)。
4.判定感应电流的方向。
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”,一原——确定原磁场的方向;二变——确定磁通量是增加还是减少;三感——判断感应电流的磁场方向;四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向。
【例2】电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
【解析】D在磁铁自由下落,N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁通量方向向下且在增大,根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上,利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针(由上向下看),流过R的电流方向从b到a,电容器下极板带正电。选项D正确。
【变式训练】
上例中,若条形磁铁穿过线圈,在S极离开线圈下端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是怎样的?
【解析】根据楞次定律,S极离开时,穿过线圈的磁通量方向向下且在减少,线圈中的感应电流方向为顺时针(由上向下看),流过R的电流方向从a到b,电容器下极板带负电,上极板带正电。
方法技巧
方法技巧
1.“阻碍”并不是“阻止”,一字之差,相去甚远。要知道原磁场是主动的,感应电流的磁场是被动的,原磁通仍要发生变化,感应电流的磁场只是阻碍变化而已。
2.楞次定律判断感应电流的方向具有普遍意义。
针对训练在磁体靠近(或远离)线圈过程中,都要克服电磁力做功,克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象。
针对训练
2.(多选)如图所示,足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则()
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
【解析】BD根据安培定则知,线圈所在处的磁场垂直纸面向里,当线圈向右平动、以ad边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流方向为a→d→c→b,A、C错误;若线圈竖直向下平动,无感应电流产生,B正确;若线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向,垂直纸面向外,感应电流方向为a→b→c→d,D正确.
考点3:右手定则的应用
1.适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向
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