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第1节电磁感应现象楞次定律

一、磁通量

1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的平面，其面积S与B的乘积叫做穿过这个面积的磁通量。

2．公式：Φ＝BS，单位符号是Wb。

3．适用条件

(1)匀强磁场。

(2)S为垂直于磁场的有效面积。

4．物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。

5．标矢性：磁通量是标量，但有正负。

6．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1。eq\a\vs4\al([注1])

二、电磁感应现象

1．定义：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．感应电流的产生条件

(1)表述一：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。

(2)表述二：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

3．实质

产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。

三、感应电流方向的判定

1．楞次定律

(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍eq\a\vs4\al([注2])引起感应电流的磁通量的变化。

(2)适用范围：一切电磁感应现象。

2．右手定则eq\a\vs4\al([注3])

(1)内容：如图所示，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流。

【注解释疑】

[注1]磁通量是标量，但有正负，计算磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1时，需要规定的磁通量的正方向。

[注2]“阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而是延缓了磁通量的变化过程。

[注3]右手定则是楞次定律的特例，楞次定律适用于所有电磁感应现象，而右手定则适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况。

【基础自测】

一、判断题

(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(√)

(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。(×)

(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。(√)

(4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。(√)

(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。(√)

(6)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。(×)

(7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(√)

二、选择题

1.[鲁科版选修3－2P8T3]如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是()

A．螺线管中不会产生感应电流

B．螺线管中会产生感应电流

C.只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流

D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流

解析：选B当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确。

2.[粤教版选修3－2P12T2改编]一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为()

A．一直沿顺时针方向

B．一直沿逆时针方向

C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向

D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向

解析：选D根据“来拒去留”、“同向吸引异向排斥”、“近大远小”等规律可得，电流方向依次为b→c、c→b、a→d、d→a，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。

考点一对电磁感应现象的理解[素养自修类]

【对点训练】

1．[磁通量的理解]

如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()

A．1∶1 B．1∶2

C．1∶4 D．4∶1

解析：选A由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此磁通量之比为1∶1，A项正确。

2．[感应电流有无的判断]

(多选)下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是()

解析：选BCD开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A错误；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量在增大，铝环中产生感应电流，故B正确；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C正确；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D正确。

【要点解读】

1．判断感应电流有无的方法

2．判断磁通量是否变化的方法

(1)根据公式Φ＝BSsinθ(θ为B与S间的夹角)判断。

(2