1.楞 次定律:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
2.右手定則:伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓磁感線垂直從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь運動的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.
3.下列說法正確的是( )
A.感應(yīng)電流的磁場方向總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反
B.感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同,也可能相反
C.楞次定律只能判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向
D.楞次定律可以判定不閉合的回路中感應(yīng)電動勢的方向
答案 BD
解析 本題的關(guān)鍵是理解楞次定律,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.如果是因磁通量的減小而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同,阻礙磁通量的減;如果是因磁通量的增大而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反,阻礙磁通量的增大,故A項錯誤,B項正確;楞次定律既可以判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向,還可以判定不閉合回路中感應(yīng)電動勢的方向.C項錯誤,D項正確.
4.如圖1所示,一線圈用細桿懸于P點,開始時細桿處于水平位置,釋放后讓它在勻強磁場中運動,已知線圈平面始終與紙面垂直,當線圈第一次通過位置Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ時(位置Ⅱ正好是細桿豎直位置),線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向(順著磁場方向看去)是( )
圖1
A.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ位置均是順時針方向
B.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ位置均是逆時針方向
C.Ⅰ位置是順時針方向,Ⅱ位置為零,Ⅲ位置是逆時針方向
D.Ⅰ位置是逆時針方向,Ⅱ位置為零,Ⅲ位置是順時針方向
答案 D
解析 本題關(guān)鍵是判定出Ⅰ,Ⅱ位置時磁通量的變化情況,線圈由初始位置向Ⅰ位置運動過程中,沿磁場方向的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,從右向左穿過線圈,根據(jù)安培定則,Ⅰ位置時感應(yīng)電流的方向(沿磁感線 方向看去)是逆時針方向;在Ⅱ位置時由左向右穿過線圈的磁通量最大,由Ⅱ位置向Ⅲ位置運動時,向右穿過線圈的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向向右,阻礙它的減少,根據(jù)安培定則可判定Ⅲ位置的電流方向(沿磁感線方向看去)是順時針方向,且知Ⅱ位置時感應(yīng)電流為零.故選D.
5. 如圖2所示,當導體棒MN在外力作用下沿導軌向右運動時,流過R的電流方向是( )
圖2
A. 由A→B?
? B. 由B→A?
C.無感應(yīng)電流
D.無法確定
答案 AM,則通過R的電流為A→M,則通過R的電流為A→B.
【概念規(guī)律練】
知識點一 楞次定律的基本理解
1.如圖3所示為一種早期發(fā)電機原理示意圖 ,該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成,兩磁極相對于線圈平面對稱 ,在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中,磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY運動(O是線圈中心),則( )
圖3
A.從X到O,電流由E經(jīng)G流向F,先增大再減小
B.從X到O,電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大
C .從O到Y(jié),電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大
D.從O到Y(jié),電流由E經(jīng)G流向F,先增大再減小
答案 D
解析 S,方向向上.當磁極由X到O時,穿過線圈的磁通量增加.根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向下,再根據(jù)安培定則可知電流由F經(jīng)G流向E,當磁極在圓形線圈正上方時,磁通量的變化率最小,故電流先增大后減。敶艠O從O到Y(jié)時,穿過線圈的磁通量減少,可判斷電流方向由E經(jīng)G流向F.再根據(jù)磁通量最大時,磁通量的變化率最小,則感應(yīng)電流最小,故電流先增大后減小.故選項D正確.→S,方向向上.當磁極由X到O時,穿過線圈的磁通量增加.根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向下,再根據(jù)安培定則可知電流由F經(jīng)G流向E,當磁極在圓形線圈正上方時,磁通量的變化率最小,故電流先增大后減。敶艠O從O到Y(jié)時,穿過線圈的磁通量減少,可判斷電流方向由E經(jīng)G流向F.再根據(jù)磁通量最大時,磁通量的變化率最小,則感應(yīng)電流最小,故電流先增大后 減。蔬x項D正確.
點評 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的一般步驟:
原磁場方向及穿過回路的磁通量的增減情況??→楞次定律感應(yīng)電流的磁場方向??→安培定則感應(yīng)電流的方向
2.如圖4所示,一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內(nèi),磁鐵中心與圓心重合,為了在磁鐵開始運動時線圈中能得到逆時針方向的感應(yīng)電流,磁鐵的運動方式應(yīng)是( )
圖4
A.N極向紙內(nèi),S極向紙外,使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動
B.N極向紙外,S極向紙內(nèi),使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動
C.磁鐵在線圈平面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動
D.磁鐵在線圈平面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動
答案 A
解析 當N極向紙內(nèi),S極向紙外轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁場由無到有并向里,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向外,電流方向為逆時針,A選項正確;當N極向紙外,S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁場向外并增加,感應(yīng)電流方向為順時針,B選項錯誤;當磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁通量始終為零,因而不產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D選項錯誤.
點評 此題是“逆方向”應(yīng)用楞次定律,只需把一般步驟“逆向”即可
感應(yīng)電流的方向??→安培定則感應(yīng)電流的磁場方向??→楞次定律穿過回路的磁通量的增減情況
知識點二 右手定則
3. 如圖表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景,導體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是( )?
答案 Ab,B中電流由b→b,B中電流由b→a,C中電流沿a→c→b→a方向,D中電流由b→a.故選A.
點評 判別導體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向時,采用右手定則更有針對性,當然用楞次定律也可以判別.
4.如圖5所示,導線框abcd與通電直導線在同一平面內(nèi),直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點,當線框向右運動的瞬間,則( )
圖5
A.線框中有感應(yīng)電流,且按順時針方向
B.線框中有感應(yīng)電流,且按逆時針方向
C.線框中有感應(yīng)電流,但方向難以判斷
D.由于穿過線框的磁通量為零,所以線框中沒有感應(yīng)電流
答案 B
解析 此題可用兩種方法求解,借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷.
方法一:首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如下圖所示),因ab導線向右做切割磁感線運動,由右手定則判斷感應(yīng)電流由a→b,同理可判斷cd導線中的感應(yīng)電流方向由c→d,ad、bc兩邊不做切割磁感線運動,所以整個線框中的感應(yīng)電流是逆時針方向的.
方法二:首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如右圖所示),由對稱性可知合磁通量Φ=0;其次當導線框向右運動時,穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里),由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外,最后由安培定則判斷感應(yīng)電流按逆時針方向,故B選項正確.
點評 右手定則在判斷由于部分導體切割磁感線的感應(yīng)電流方向時針對性強,若電路中非一部分導體做切割磁感線運動時,應(yīng)用楞次定律更輕松一些.
【方法技巧練】
一、增反減同法
5.某磁場磁感線如圖6所示,有一銅線圈自圖示A處落至B處,在下落過程中,自上向下看,線圈中的感應(yīng)電流方向是( )
圖6
A.始終順時針
B.始終逆時針
C.先順時針再逆時針
D.先逆時針再順時針
答案 C
解析 自A落至圖示位置時,穿過線圈的磁通量增加,磁場方向向上,則感應(yīng)電流的磁場方向與之相反,即向下,故可由安培定則判斷線圈中的感應(yīng)電流為順時針;自圖示位置落至B點時,穿過線圈的磁通量減少,磁場方向向上,則感應(yīng)電流的磁場方向與之相同即向上,故可由安培定則判斷線圈中的感應(yīng)電流為逆時針,選C.
方法總結(jié) 此題中的“增反減同”為:當回路中的磁通量增加(減少)時感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反(相同).
6.電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖7所示,現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( )[來源:Zxxk.Com]
圖7
A.從a到b,上極板帶正電
B.從a到b,下極板帶正電
C.從b到a,上極板帶正電
D.從b到a, 下極板帶正電
答案 D
解析 在N極接近線圈上端的過程,穿過線圈的磁通量向下增加,則感應(yīng)電流的磁場方向向上.由安培定則可判定電路中的電流為順時針方向,故通過R的電流由b到a,電容器下極板帶正電.
方法總結(jié) 應(yīng)用增反減同法時,特別要注意原磁場的方向,才能根據(jù)增反減同判斷出感應(yīng)電流的磁場方向.
二、來拒去留法
7.如圖8所示,當磁鐵突然向銅環(huán)運動時,銅環(huán)的運動情況是( )
圖8
A.向右擺動
B.向左擺動
C.靜止
D.無法判定
答案 A
解析 此題可由兩種方法來解決
方法1:畫出磁鐵磁感線分布,如圖甲所示,當磁鐵向環(huán)運動時,穿過環(huán)的磁通量增加,由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應(yīng)電流方向如圖甲 所示.銅環(huán)中有感應(yīng)電流時銅環(huán)又要受到安培力的作用,分析銅環(huán)受安培力作用而運動時,可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元.取上、下兩小段電流研究,由左手定則確定兩段電流受力,由此可聯(lián)想到整個銅環(huán)所受合力向右,則A選項正確.
甲 乙
方法2(等效法):磁鐵向右運動,使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵,則兩磁鐵有排斥作用,故A正確.[來源:學科網(wǎng)]
方法總結(jié) 此題中若磁鐵遠離銅環(huán)運動時,同樣可分析出銅環(huán)的運動情況為向左擺動,故可歸納出:感應(yīng)電流在磁場中受力時有“來拒去留”的特點.
8.如圖9所示,蹄形磁鐵的兩極間,放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動,磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動時,線圈的運動情況是( )
圖9
A.俯視,線圈順時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同
B.俯視,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同
C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速
D.線圈靜止不動
答案 C
解析 本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動,“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動,線圈阻止不了磁鐵的運動,由“來拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動;如果二者轉(zhuǎn)速相同,就沒有相對運動,線圈就不會轉(zhuǎn)動,故答案為C.
方法總結(jié) 感應(yīng)電流在磁場中受力,用“來拒去留”來直接判斷既快又準,此法也可理解為感應(yīng)電流在磁場中受力總是“阻礙相對運動”.
三、增縮減擴法
9.如圖10所示,光滑固定導軌M、N水平放置,兩根導體 棒P、Q平行放置于導軌上 ,形成一個閉合回路,一條形磁鐵從高處下落接近回路時( )
圖10
A.P、Q將相互靠攏
B.P、Q將相互遠離
C.磁鐵的加速度仍為g
D.磁鐵的加速度小于g
答案 AD
解析 根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的效果是總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,本題中“ 原因”是回路中磁通量的增加,P、Q可通過縮小面積的方式進行阻礙,故可得A正確.由“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用,由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力,所以磁鐵的加速度小于g,選A、D.
方 法總結(jié) 增縮減擴法,就閉合電路的面積而言,致使電路的面積有收縮或擴張的趨勢.
10.如圖11(a)所示,兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合,放在同一水平面內(nèi),線圈A中通以如圖11(b)所示的交變電流,t=0時電流方向為順時針(如圖箭頭所示),在t1~t2時間段內(nèi),對于線圈B,下列說法中正確的是( )
圖11
A.線圈B內(nèi)有順時針方向的電流,線圈有擴張的趨勢
B.線圈B內(nèi)有順時針方向的電流,線圈有收縮的趨勢
C.線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流,線圈有擴張的趨勢
D.線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流,線圈有收縮的趨勢
答案 A
解析 在t1~t2時間段內(nèi),A線圈的電流為逆時針方向,產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外且是增加的,由此可判定B線圈中的電流為順時針方向,線圈的擴張與收縮可用阻礙Φ變化的觀點去判定.在t1~t2時間段內(nèi)B線圈內(nèi)的Φ增強,根據(jù)楞次定律,只有B線圈增大面積,才能阻礙Φ的增加,故選A.
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