6.解法指导: (1)楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系.一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系.二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍 和“产生 这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. (2)运用楞次定律处理问题的思路 (a)判断感应电流方向类问题的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原.二感.三电流 .即为: ①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况. ②确定感应磁场:即根据楞次定律中的"阻碍"原则.结合原磁场磁通量变化情况.确定出感应电流产生的感应磁场的方向. ③判定电流方向:即根据感应磁场的方向.运用安培定则判断出感应电流方向. (b)判断闭合电路相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中.有一类综合性较强的分析判断类问题.主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流.而此电流又处于磁场中.受到安培力作用.从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法: ①常规法: 据原磁场(B原方向及ΔΦ情况)确定感应磁场(B感方向)判断感应电流(I感方向)导体受力及运动趋势. ②效果法 由楞次定律可知.感应电流的“效果 总是阻碍引起感应电流的“原因 .深刻理解“阻碍 的含义.据"阻碍"原则.可直接对运动趋势作出判断.更简捷.迅速. [例1]一平面线圈用细杆悬于P点.开始时细杆处于水平位置.释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直.当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时.顺着磁场的方向看去.线圈中的感应电流的方向分别为 位置Ⅰ 位置Ⅱ (A)逆时针方向 逆时针方向 (B)逆时针方向 顺时针方向 (C)顺时针方向 顺时针方向 (D)顺时针方向 逆时针方向 命题意图:考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力. 错解分析:由于空间想象能力所限.部分考生无法判定线圈经位置Ⅰ.Ⅱ时刻磁通量的变化趋势.从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项. 解题方法与技巧:线圈第一次经过位置Ⅰ时.穿过线圈的磁通量增加.由楞次定律.线圈中感应电流的磁场方向向左.根据安培定则.顺着磁场看去.感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时.穿过线圈的磁通量减小.可判断出感应电流为顺时针方向.故选项B正确. [例2]如图所示.有两个同心导体圆环.内环中通有顺时针方向的电流.外环中原来无电流.当内环中电流逐渐增大时.外环中有无感应电流?方向如何? 解:由于磁感线是闭合曲线.内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等.所以外环所围面积内(应该包括内环内的面积.而不只是环形区域的面积)的总磁通向里.增大.所以外环中感应电流磁场的方向为向外.由安培定则.外环中感应电流方向为逆时针. [例3]如图.线圈A中接有如图所示电源.线圈B有一半面积处在线圈A中.两线圈平行但不接触.则当开关S闭和瞬间.线圈B中的感应电流的情况是:( ) A.无感应电流 B.有沿顺时针的感应电流 C.有沿逆时针的感应电流 D.无法确定 解:当开关S闭和瞬间.线圈A相当于环形电流.其内部磁感线方向向里.其外部磁感线方向向外.线圈B有一半面积处在线圈A中.则向里的磁场与向外的磁场同时增大.这时就要抓住主要部分.由于所有向里的磁感线都从A的内部穿过.所以A的内部向里的磁感线较密. A的外部向外的磁感线较稀.这样B一半的面积中磁感线是向里且较密.另一半面积中磁感线是向外且较稀.主要是以向里的磁感线为主.即当开关S闭和时.线圈B中的磁通量由零变为向里.故该瞬间磁通量增加.则产生的感应电流的磁场应向外.因此线圈B有沿逆时针的感应电流.答案为C. [例4] 如图所示.闭合导体环固定.条形磁铁S极向下以初速度v0­沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中.导体环中的感应电流方向如何? 解:从“阻碍磁通量变化 来看.原磁场方向向上.先增后减.感应电流磁场方向先下后上.感应电流方向先顺时针后逆时针. 从“阻碍相对运动 来看.先排斥后吸引.把条形磁铁等效为螺线管.根据“同向电流互相吸引.反向电流互相排斥 .也有同样的结论. [例5] 如图所示.O1O2是矩形导线框abcd的对称轴.其左方有匀强磁场.以下哪些情况下abcd中有感应电流产生?方向如何? A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd向右平移 C.将abcd以ab为轴转动60° D.将abcd以cd为轴转动60° 解:A.C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化.无感应电流产生.B.D两种情况下原磁通向外.减少.感应电流磁场向外.感应电流方向为abcd. [例6]如图所示装置中.cd杆原来静止.当ab 杆做如下那些运动时.cd杆将向右移动? A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 解:.ab 匀速运动时.ab中感应电流恒定.L1中磁通量不变.穿过L2的磁通量不变化.L2中无感应电流产生.cd保持静止.A不正确,ab向右加速运动时.L2中的磁通量向下.增大.通过cd的电流方向向下.cd向右移动.B正确,同理可得C不正确.D正确.选B.D [例7] 如图所示.当磁铁绕O1O2轴匀速转动时.矩形导线框将如何运动? 解:本题分析方法很多.最简单的方法是:从“阻碍相对运动 的角度来看.导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来.如果不计摩擦阻力.最终导线框将和磁铁转动速度相同,如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些. [例8] 如图所示.水平面上有两根平行导轨.上面放两根金属棒a.b.当条形磁铁如图向下移动时.a.b将如何移动? 解:若按常规用“阻碍磁通量变化 判断.则要根据下端磁极的极性分别进行讨论.比较繁琐.而且在判定a.b所受磁场力时.应该以磁极对它们的磁场力为主.不能以a.b间的磁场力为主(因为它们是受合磁场的作用).如果主注意到:磁铁向下插.通过闭合回路的磁通量增大.由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势.因此S的相应变化应该使磁通量有减小的趋势.所以a.b将互相靠近.这样判定比较简便. [例9] 如图所示.绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a.b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动.a.b将如何移动? 解:根据Φ=BS.磁铁向下移动过程中.B增大.所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S不可改变.为阻碍增大.导体环应该尽量远离磁铁.所以a.b将相互远离. [例10]如图所示.在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中.放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动? 解:无论条形磁铁的哪个极为N极.也无论是顺时针转动还是逆时针转动.在转动90°过程中.穿过闭合电路的磁通量总是增大的(条形磁铁内.外的磁感线条数相同但方向相反.在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向相同且增大.而该位置闭合电路所围面积越大.总磁通量越小.所以为阻碍磁通量增大金属棒ab将向右移动. [例11]如图所示.a.b灯分别标有“36V 40W 和“36V 25W .闭合电键调节R.能使a.b都正常发光.断开电键后重做实验:电键闭合后看到的现象是什么?稳定后那只灯较亮?再断开电键.又将看到什么现象? 解:闭合瞬间.由于电感线圈对电流增大的阻碍作用.a将慢慢亮起来.b立即变亮.这时L的作用相当于一个大电阻,稳定后两灯都正常发光.a的功率大.较亮.这时L的作用相当于一只普通的电阻,断开瞬间.由于电感线圈对电流减小的阻碍作用.通过a的电流将逐渐减小.a渐渐变暗到熄灭.而abRL组成同一个闭合回路.所以b灯也将逐渐变暗到熄灭.而且开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib).并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反.这时L相当于一个电源. [例12]如图所示.用丝线悬挂闭合金属环.悬于O点.虚线左边有匀强磁场.右边没有磁场.金属环的摆动会很快停下来.试解释这一现象.若整个空间都有向外的匀强磁场.会有这种现象吗? 解:只有左边有匀强磁场.金属环在穿越磁场边界时.由于磁通量发生变化.环内一定会有感应电流产生.根据楞次定律将会阻碍相对运动.所以摆动会很快停下来.这就是电磁阻尼现象.当然也可以用能量守恒来解释:既然有电流产生.就一定有一部分机械能向电能转化.最后电流通过导体转化为内能.若空间都有匀强磁场.穿过金属环的磁通量反而不变化了.因此不产生感应电流.因此也就不会阻碍相对运动.摆动就不会很快停下来. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

感应电流方向的判断

(1)楞次定律:感应电流总具有这样的方向,即感应电流的磁场总要________引起感应电流的________

(2)楞次定律关系到两个磁场:感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场).前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系,而是前者“阻碍”后者“变化”的关系.

(3)用楞次定律判断感应电流方向的步骤:①明确所研究的闭合回路中________的方向;②穿过回路的________如何变化(是增加还是减小);③由楞次定律判定出________;④根据感应电流的磁场方向,由________判定出感应电流方向.

(4)右手定则:(1)当闭合电路中的一部分导体做________磁感线运动时用右手定则判断感应电流方向.(2)内容:伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线________从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指指的就是感应电流的方向.(3)四指指向还可以理解为:感应电动势的方向.

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右手定则、楞次定律

1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四个手指________,并且都跟手掌在同一个________内,让磁感线________穿过手心,拇指指向导体________的方向,其余四指所指的方向就是________的方向.如图所示

2.楞次定律

(1)楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要________引起感应电流的________的变化.适用于所有电磁感应的情形.感应电流的磁场只是________而不是________原磁通量的变化.

(2)楞次定律的具体含义:

楞次定律可广义的表述为:感应电流的作用效果总表现为要阻碍(反抗)引起感应电流的原因.常有这么几种形式:

(1)从磁通量或电流(主要是自感)的角度看,其规律可总结为“________”.即若磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向________,若磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向________

(2)从运动的角度看,会阻碍或引起相对运动,阻碍相对运动的规律表现为“来________________”.或闭合回路能过“扩大”或“减小”面积来实现对磁通量变化的阻碍,规律为“大小小大”.实质是所受安培力的合力不为________

(3)从能量守恒的角度看,感应电流的存在必然导致其它形式的能量向________能及________能转化.

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如图甲所示,质量为m=5g,长l=10cm的铜棒,用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=
1
3
T.未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=53°,求此棒中恒定电流的大小.
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某同学的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ=53°时,棒受力平衡,有:tanθ=
F
mg
=
BIl
mg
               I=
mgtanθ
Bl
=
0.005×10×
4
3
1
3
×0.01
=20A

(1)请你判断,他的解法是否正确?错误的请指出错误所在,并改正.
(2)此棒的最大动能是多少?

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(2008?湛江二模)已知万有引力常量为G,地球半径为R,同步卫星距地面的高度为h,地球的自转周期T,地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件,提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法:地球赤道表面的物体随地球作圆周运动,由牛顿运动定律有
GMm
R2
=m
v2
R
又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有mg=
GMm
R2
由以上两式得:v=
gR

(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法和结果.
(2)由以上已知条件还可以估算出哪些物理量?(请估算两个物理量,并写出估算过程).

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有一个固定竖直放置的圆形轨道,半径为R,由左右两部分组成.如图所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA是粗糙的.现在最低点A给一质量为M的小球一个水平向右的初速度,使小球沿轨道恰好运动到最高点B,小球在B点又能沿BFA回到A点,到达A点时对轨道的压力为4mg.
 (1)在求小球在A点的速度v0时,甲同学的解法是:由于小球恰好到达B点,故在B点小球的速度为零,
1
2
m
v
2
0
=2mgR
,所以v0=2
gR

(2)在求小球由BFA回到A点的速度时,乙同学的解法是:由于回到A点时对轨道的压力为4mg,故4mg=
m
v
2
A
R
,所以vA=2
gR
. 你同意两位同学的解法吗?如果同意请说明理由;若不同意,请指出他们的错误之处,并求出结果.
(3)根据题中所描绘的物理过程,求小球由B经F回到A的过程中克服摩擦力所做的功.

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