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(共52张PPT)
第1讲　电磁感应现象、楞次定律
核心素养 重要考点
物理观念 （1）理解电磁感应现象、磁通量、自感、涡流等概念；（2）掌握右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律等重要规律 1.电磁感应现象、磁通量
2.法拉第电磁感应定律
3.楞次定律的应用
4.自感、涡流现象的分析理解
科学思维 综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律分析问题的能力
科学探究 通过实验探究影响感应电流方向的因素，提高定性和定量分析问题的能力
科学态度
与责任 了解电磁感应知识在生活、生产和科学技术中的应用
一、磁通量
1.概念：磁感应强度B与面积S的　　　　.
2.公式：Φ=　　　　.适用条件：匀强磁场；S是　　　　磁场的有效面积.
单位：韦伯（Wb），1 Wb=　　　　.
3.意义：穿过某一面积的磁感线的　　　　.
4.标矢性：磁通量是　　　　，但有正、负.
乘积
BS
　垂直
　1 T·m2
　条数
　标量
二、电磁感应
1.电磁感应现象：当穿过闭合电路的　　　　发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象.
2.产生感应电流的条件.
（1）条件：穿过闭合电路的磁通量　　　　　　　　　.
（2）特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做　　　　　运动.
3.能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为　　　　.
磁通量
发生变化
切割磁感线
电能
三、感应电流方向的判断
阻碍
磁通量
运动的方向
切割
（1）磁通量是标量，但有正、负，若磁通量为正，表示磁感线从规定的正面穿入；磁通量为负则相反.计算总磁通量时，正、负数可等量抵消.
（2）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做切割磁感线运动的情况.
1.［电磁感应现象］如图所示的手压式手电筒，通过反复按压手柄，电筒内的磁铁与线圈发生相对运动，能使电筒发光.这样发电是利用了（　　）
A.尖端放电　　　 B.电磁感应
C.静电平衡　　　 D.静电屏蔽
B
2.［产生感应电流的条件］（多选）如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动.用一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，看到的现象及现象分析正确的是 （　　）
A.磁铁插向左环，横杆发生转动
B.磁铁插向右环，横杆发生转动
C.磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流
D.磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流
BD
3.［楞次定律的应用］如图是动圈式麦克风的示意简图，磁体固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流.则线圈 （　　）
A.向右移动时，感应电流从a流向b
B.向左移动时，感应电流从b流向a
C.先向右移动后向左移动时，感应电流一直从a流向b
D.先向右移动后向左移动时，感应电流先从b流向a再从a流向b
D
【解析】由图可知，线圈中原磁场方向向右.当线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流在线圈中的磁场方向向左，由安培定则可知感应电流方向从b流向a；当线圈向左移动时，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流在线圈中的磁场方向向右，由安培定则可知感应电流从a流向b，故D正确.
4.［感应电流的方向］（2024年东莞月考）某磁场磁感线如图所示，有铜线圈自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是 （　　）
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
C
【解析】在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小，从A处落到O处，穿过线圈的磁通量增大，所以感应电流的磁场方向向下，则感应电流的方向为顺时针，从O处落到B处，穿过线圈的磁通量减少，产生的感应电流的磁场方向向上，则感应电流的方向为逆时针，C正确.
考点1　电磁感应现象的判断　［基础考点］
1.产生感应电流的几种常见情况
2.判断感应电流的流程
1.（多选）如图为电吉他中电拾音器的基本结构.磁体附近的金属弦被磁化，在弦振动过程中线圈会产生感应电流，经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的是 （　　）
A.拾音器的工作原理利用了电流的磁效应现象
B.取走磁体，电吉他将不能正常工作
C.减少线圈匝数，可减小线圈中的感应电动势
D.弦振动过程中，线圈中的电流方向不变
BC
【解析】金属弦被磁化，弹动金属弦，相当于线圈做切割磁感线运动，在线圈中就会产生对应的音频电流，利用了电磁感应的原理，A错误；取走磁体，就没有磁场磁化金属，振弦不能改变线圈磁通量，电吉他将不能正常工作，B正确；根据法拉第电磁感应定律，减少线圈的匝数可以减小线圈中的感应电动势，C正确；弦振动过程中，螺线管的磁通量有增加过程，有减小过程，所以线圈中电流方向变化，D错误.
2.兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图甲所示.地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图乙所示.当线圈水平放置沿A1B1方向快速移动，电流计指针不偏转.当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转.下列说法正确的是 （　　）
A.两根导线中都有电流
B.两根导线中都无电流
C.AB中无电流，CD中有电流
D.AB中有电流，CD中无电流
甲
乙
D
【解析】当线圈水平放置沿A1B1快速移动时，电流计指针不偏转，说明线圈中磁通量不变，直导线CD中无电流.当线圈沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转，说明线圈中磁通量有变化，则直导线AB中有电流，D正确，A、B、C错误.
考点2　楞次定律的理解及应用　［基础考点］
1.楞次定律中“阻碍”的含义
2.判断感应电流方向的两种方法
方法一：用楞次定律判断.
方法二：用右手定则判断.
该方法适用于切割磁感线产生的感应电流.要注意掌心、大拇指、四指的方向：
掌心——磁感线垂直穿过；
大拇指——指向导体运动的方向；
四指——指向感应电流的方向.
1.（2024年江苏卷）如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是 （　　）
A.顺时针，顺时针　　 　B.顺时针，逆时针
C.逆时针，顺时针 D.逆时针，逆时针
A
【解析】线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出，则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的感应磁场为顺时针，A正确.
2.（2024年北京卷）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是 （　　）
A.闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引
B.闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0
C.断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b
D.断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左
B
【解析】闭合开关瞬间，由楞次定律可知，线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，二者相互排斥，A错误；闭合开关，达到稳定后，通过线圈P的磁通量保持不变，感应电流为零，电流表的示数为零，B正确；断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右，因此流过电流表的感应电流方向由b到a，C、D错误.
3.（多选）高速铁路列车通常使用磁力刹车系统.磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直于铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示.图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动.下列有关铝盘刹车的说法正确的是 （　　）
A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直于铝盘向外的磁场
B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直于铝盘向外的磁场
C.磁铁与感应电流之间的作用力，会使铝盘减速
D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果与实心铝盘相同
AC
考点3　一定律、三定则的综合应用　［能力考点］
1.规律比较
定则或定律 适用的情况
安培定则 判断运动电荷、电流产生的磁场方向
左手定则 判断磁场对运动电荷、电流的作用力
右手定则 电磁感应部分导体切割磁感线运动产生电流的方向
楞次定律 闭合回路中磁通量发生变化产生电流的方向
2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系
（1）因电而生磁（I→B）→安培定则（即右手螺旋定则）；
（2）因动而生电（v、B→I安）→右手定则；
（3）因电而受力（I、B→F安）→左手定则；
（4）因磁而生电（S、B→I安）→楞次定律.
例1　如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内.闭合开关S后，在0~t0内驱动线圈的电流iab随时间t的变化如图乙所示.在这段时间内，下列说法正确的是 （　　）
A.驱动线圈内部的磁场水平向左
B.发射线圈内部的感应磁场水平向左
C.t=0时发射线圈所受的安培力最大
D.t=t0时发射线圈中的感应电流最大
甲
乙
B
【解析】根据安培定则，驱动线圈内的磁场方向水平向右，A错误；由图乙可知，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，B正确；t=0时驱动线圈的电流变化最快，则此时通过发射线圈的磁通量变化最快，产生的感应电流最大，但此时磁场最弱，安培力不是最大值；同理，t=t0时发射线圈中的感应电流最小，C、D错误.
1.（2024年惠州联考）如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流I.现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转.下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是 （　　）
A.导线框中产生了逆时针方向的感应电流
B.导线框的面积有收缩的趋势
C.导线框下落的加速度小于重力加速度g
D.若导线中的电流I方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下
C
【解析】根据右手螺旋定则，导线下侧的磁场方向垂直纸面向里.根据直线电流产生的磁场的特点可知，距离直线电流越远，电流产生的磁场越小，可知导线框在竖直下落过程中，穿过导线框内的磁通量减小，根据楞次定律，导线框中产生了顺时针方向的感应电流，A错误；导线框下落，线框中垂直于平面向内的磁通量减小，根据“增缩减扩”，导线框的面积有扩张的趋势，B错误；线框下落过程中，ad边和bc边受到的安培力方向相反，大小相等，合力为零，ab边和cd边受到的安培力方向相反，ab边到电流的距离小，则ab边处的磁感应强度大，结合F=BIL可知Fab>Fcd，所以导线框受到的安培力合力方向向上，根据牛顿第二定律，导线框下落的加速度小于重力加速度g，C正确；若导线中的电流I方向向左，根据右手螺旋定则，
导线下侧的磁场方向垂直纸面向外，导线框在竖直下落过程中，导线框内的磁通量减小，根据楞次定律，导线框中产生了逆时针方向的感应电流，根据左手定则，ad边和bc边受到的安培力方向相反，大小相等，合力为零，ab边和cd边受到的安培力方向相反，Fab>Fcd，所以线框所受安培力的合力方向向上，D错误.
2.（2024年中山模拟）（多选）如图甲所示，导棒、导轨、硬金属环B构成闭合回路，硬金属环A放在B的外围，导棒在匀强磁场中向右做加速直线运动；如图乙所示均匀带负电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，下列说法正确的是 （　　）
A.对图甲，A、B两金属环的电流方向相同
B.对图甲，A有扩张的趋势
C.对图乙，当圆环a绕中心O点顺时针加速旋转时，金属圆环b有收缩趋势
D.对图乙，当圆环a绕中心O点逆时针加速旋转，b环中产生逆时针方向的感应电流
BD
【解析】对图甲，导棒在磁场中向右做加速直线运动，根据右手定则与法拉第电磁感应定律，B金属环的电流沿顺时针方向，电流增大，产生的磁场垂直纸面向里，通过B金属环的磁通量向里增大，根据楞次定律，A的感应电流沿逆时针方向，由于环A、B的电流方向相反，则根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，金属环A有扩张的趋势，A错误，B正确；对图乙，由于环a带负电，当其顺时针加速转动时，形成的电流方向为逆时针，且电流逐渐增大，根据右手定则，其内有（金属圆环a内）垂直向外的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直向里的磁场，根据楞次定律知环b中产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向内，感应电流方向是顺时针，由于环a、b的电流方向相反，相互排斥，此时金属圆环b有扩张的趋势，C错
误；当环a逆时针加速旋转时，电流方向为顺时针，并且电流在增大，根据安培定则，其内有（金属圆环a内）垂直向里的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直向外的磁场，金属环b中的磁场方向向里（因为环内向里的磁通量大于向外的磁通量），环a加速旋转，电流增大磁感应强度增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，金属环b中的电流应为逆时针，D正确.
小实验*　探究影响感应电流方向的因素
1.实验器材
线圈、灵敏电流计、磁铁、电池、开关、滑动变阻器、导线若干.
2.实验步骤
（1）按图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方向与灵敏电流计G中指针偏转方向的关系.
（2）记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计构成通路.
（3）把条形磁铁N极（或S极）向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记下电流计中指针偏转方向，然后根据步骤（1）的结论，判定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向.
（4）记录实验现象.
例2　如图所示为“探究电磁感应产生条件及其规律”的实验装置.
（1）将图中所缺的导线补接完整.
（1）如图
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下，那么合上开关后，下列操作可能出现的现象是：
①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流表指针将　　　　.
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左滑动时，灵敏电流表指针将　　　　.
右偏
左偏
③在做“探究电磁感应现象”实验时，如果副线圈B两端不接任何元件，则副线圈电路中将　　　　　.
A.因电路不闭合，无电磁感应现象
B.有电磁感应现象，但无感应电流，
只有感应电动势
C.不能用楞次定律判断感应电动势方向
D.可以用楞次定律判断感应电动势方向
BD
【解析】（2）闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下，说明穿过原线圈的磁通量增大时，电流计指针右偏，将原线圈迅速插入副线圈时，穿过原线圈的磁通量增大，所以指针右偏；将滑动变阻器触头迅速向左滑动时，电路电流减小，穿过原线圈的磁通量减小，指针左偏；感应电流的产生需要有闭合回路，感应电动势的产生不需要，且可以通过楞次定律判断方向，故选B、D.
变式　（2024年北京卷）（多选）用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素.如图2所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向.
关于本实验，下列说法正确的是
　　　　（填选项前的字母）.
A.需要记录感应电流的大小
B.通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向
C.图2中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关
BC
【解析】本实验探究影响感应电流方向的因素，故不需要记录感应电流的大小，A错误；本实验通过电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向，B正确；由题图2甲和乙知，分别插入条形磁体的N极和S极时，电流方向不同，故感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关，C正确.
知识巩固练
1.（2024年佛山模拟）（多选）如图所示，虚线框内存在垂直于纸面的匀强磁场，闭合金属线圈由位置1沿图中所示路径平移至位置5.有感应电流产生的过程是 （　　）
A.1→2 B.2→3
C.3→4 D.4→5
（本栏目对应学生用书P424）
AD
【解析】只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流，可知1→2闭合金属线圈中的磁通量增大，则有感应电流产生；4→5闭合金属线圈中的磁通量减小，则有感应电流产生，A、D正确；2→3和3→4闭合金属线圈中的磁通量不变，则没有感应电流产生，B、C错误.
2.（2024年中山期末）（多选）下列各图所描述的物理情境，说法正确的是 （　　）
A.图甲中条形磁体附近的金属框从A位置向B位
置运动，金属框中有感应电流
B.图乙中矩形线圈绕与磁场平行的水平轴OO‘
匀速转动时，线圈中有感应电流
C.图丙中开关S闭合稳定后，线圈N中没有感应电流
D.图丁中线圈垂直于磁场方向在磁场中向右平移时，线圈中有感应电流
AC
【解析】图甲中条形磁体附近的金属框从A位置向B位置运动，金属框中的磁通量发生变化，金属框中有感应电流，A正确；图乙中矩形线圈绕与磁场平行的水平轴OO'匀速转动时，线圈中的磁通量一直为0，线圈中没有感应电流，B错误；图丙中开关S闭合稳定后，线圈N中的磁通量保持不变，线圈N中没有感应电流，C正确；图丁中线圈垂直于磁场方向在磁场中向右平移时，线圈中的磁通量没有发生变化，线圈中没有感应电流，D错误.
C
综合提升练
4.如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向（从上往下看为顺时针方向）的瞬时感应电流，下列方法可行的是 （　　）
A.使匀强磁场均匀增大
B.使圆环绕水平轴ab转动30°
C.使圆环绕水平轴cd转动30°
D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
A
5.（2024年梅州模拟）为了减小汽车行驶中的振动，汽车的车体与车轮之间采用了电磁阻尼悬挂连接.如图为电磁阻尼悬挂系统的简化原理图，车体上安装线圈1、2，分别与电阻，R1、R2构成回路.当车轮上下振动时会带动磁体在线圈1、2之间上下移动，磁体上端为N极，下列说法正确的是 （　　）
A.当车轮带动磁体上移时，通过电阻R1的电流从下往上
B.当车轮带动磁体下移时，通过电阻R2的电流从上往下
C.当车轮带动磁体上移时，线圈1对磁体有吸引作用
D.当车轮带动磁体下移时，线圈2对磁体有吸引作用
A
【解析】当车轮带动磁体上移时，穿过线圈1的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，通过电阻R1的电流从下往上，A正确；当车轮带动磁体下移时，穿过线圈2的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，通过电阻R2的电流从下往上，B错误；当车轮带动磁体上移时，根据“来拒去留”，则线圈1对磁体有排斥作用，C错误；当车轮带动磁体下移时，根据“来拒去留”，线圈2对磁体有排斥作用，D错误.

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