方法二:根据楞次定律的另一表述——感应电流的效果,总要反抗产生感应电流的原因,本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。所以,P 、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g,应选A、D。 总结升华:如果问题不涉及感应电流的方向,则从楞次定律的另一种表述出发分析问题更简便。
举一反三
【变式】某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈自 上而下穿过固定的条形磁铁的过程中,从上向下看,线圈中感应电流的方向是( ) A.先顺时针方向,后逆时针方向 B.先逆时针方向,后顺时针方向 C.一直是顺时针方向 D.一直是逆时针方向
答案:A
解析:在线圈从磁场上方到达磁铁的过程中,穿过线圈向上的磁感线在增加,由楞次定律的“增反减同”可知,线圈中有顺时针方向的电流;同理,线圈在离开的过程中,产生逆时针方向的电流,选项A正确。
题型四——安培定则、右手定则、左手定则和楞次定律的综合应用
解决这类问题的关键是抓住因果关系: (1)因电而生磁(I→B)→安培定则; (2)因动而生电(v、B→)→右手定则; (3)因电而受力(I、B→)→左手定则。
4、如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在
外力作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( ) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动
思路点拨:
解析:分析该类问题,首先要明确PQ运动是引起MN运动的原因,然后根据楞次定律和左手定则判断。
由右手定则PQ向右加速运动,穿过断MN向左运动,故A错。
若PQ向左加速运动,情况正好和A相反,故B对。 若PQ向右减速运动,由右手定则,穿过可判知MN向右运动,故C对。
若PQ向左减速运动,情况恰好和C相反,故D错。 答案:BC
总结升华:解决此类问题往往多次运用楞次定律,并注意要想在下一级中有感应电流,导体棒一定做变速运动,或穿过闭合回路的磁通量非均匀变化,这样才可以产生变化的感应电流,这一变化的感应电流产生的磁场是变化的,会在其他回路中再次产生感应电流。
举一反三
【变式】如图所示,导线框abcd与通电直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点,当线框向右运动的瞬间( ) A.线框中有感应电流,且按顺时针方向 B.线框中有感应电流,且按逆时针方向 C.线框中有感应电流,但方向难以判断
D.由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感应电流
答案:B
解析:本题可以用以下两种方法求解,借此区分右手定则和楞次定律。
解法一:首先由安培定则判断通电导线周围的磁场方向(如图所示),由对称性可知合磁通量
=0;其次当导线框向右运动时,穿过线框垂直纸面向里的磁通量增大,由楞次定律可
的磁通量向上且减小,由楞次定律和左手定则的磁通量向上且增加,由楞次定律和左手定则可判
知感应电流的磁场方向垂直纸面向外,最后由安培定则判断感应电流为逆时针方向,故B选项正确。
解法二:ab导线向右做切割磁感线运动时,由右手定则判断感应电流由a→b,同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d,ad、bc两边不做切割磁感线运动,所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的。
第二部分 法拉弟电磁感应定律互感、自感和涡流
知识要点梳理
知识点一——法拉弟电磁感应定律
▲知识梳理 一、感应电动势 1.感应电动势
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。只要穿过回路的磁通量发生改变,在回路中就产生感应电动势。
2.感应电动势与感应电流的关系
感应电流的大小由感应电动势和闭合回路的总电阻共同决定,三者的大小关系遵守闭合电
路欧姆定律,即
3.分类
。
感生电动势:由感生电场产生的感应电动势,叫感生电动势。 动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势,叫动生电动势。 特别提醒:
(1)感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因。感应电场的方向同样可由楞次定律判断。
(2)动生电动势原因分析:导体在磁场中做切割磁感线运动时,产生动生电动势,它是由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的。
二、法拉弟电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比。,其中n为
线圈匝数。
2.法拉第电磁感应定律内容的理解
(1)感应电动势的大小:一定要闭合。
。公式适用于回路磁通量发生变化的情况,回路不
(2)联系。
不能决定E的大小,才能决定E的大小,而与之间没有大小上的
(3)当仅由B的变化引起时,则;当仅由S的变化引起时,则
。
(4)公式中,若取一段时间,则E为这段时间内的平均值。当磁通量
不是均匀变化的,则平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值。
三、导体切割磁感线时的感应电动势 1.导体垂直切割磁感线时, 感应电动势可用有效长度。
特别提醒:若导线是曲折的,则L应是导线的有效切割长度。如图所示,导线的有效切割长度即导线两个端点在v、B所决定平面的垂线上的投影长度,图中三种情况下的感应电动势相同。
求出,式中L为导体切割磁感线的
2.导体不垂直切割磁感线时,即v与B有一夹角,感应电动势可用出。
3.感应电动势计算的两个特例
求
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