2021高考物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律学案新人教版

考点一 电磁感应现象的判断 1．磁通量的计算 (1)公式Φ＝BS。

此式的适用条件是：匀强磁场，磁感线与平面垂直。如图所示。

(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积；公式Φ＝B·Scos θ中的Scos θ即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”。

(3)磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。

若磁感线沿相反的方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2。

(4)如右图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1

和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，

Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

(5)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n。

2．磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值。分析磁通量变化的方法有：

方法一：据磁通量的定义Φ＝B·S(S为回路在垂直于磁场的平面内的投影面积)。 一般存在以下几种情形：

(1)投影面积不变，磁感应强度变化，即ΔΦ＝ΔB·S。

(2)磁感应强度不变，投影面积发生变化，即ΔΦ＝B·ΔS。其中投影面积的变化又有两种形式：a.处在磁场的闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化；b.闭合回路面积不变，但与磁场方向的夹角发生变化，从而引起投影面积变化。

(3)磁感应强度和投影面积均发生变化。这种情况较少见，此时不能简单地认为ΔΦ＝ΔB·ΔS。

方法二：根据磁通量的物理意义，通过分析穿过回路的磁感线条数的变化来定性分析磁通量的变化。

3．电磁感应现象能否发生的判断流程 (1)确定研究的闭合电路。

(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ。

?Φ不变→无感应电流

?(3)??回路闭合，有感应电流

Φ变化→?

??不闭合，无感应电流，但有感应电动势?

例1 (2019·江苏无锡期末)有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个

模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是(地磁场很弱，可以忽略)( B )

A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流

B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生

C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有感应电流产生 D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流

[解析] 本题考查电磁感应现象。根据题述可知，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，线圈中磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动的过程中线圈中没有感应电流产生，选项B正确，A、C、D错误。

〔类题演练1〕

(2019·山西清徐中学月考)在匀强磁场中，有两条平行金属导轨a、b，磁场方向垂直

a、b所在的平面向下，c、d为串接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的

水平速度向右匀速运动，则以下结论正确的是( D )

A．电压表有读数，电流表没有读数 B．电压表有读数，电流表也有读数

C．电压表无读数，电流表有读数 D．电压表无读数，电流表也无读数

[解析] 当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时，回路的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表没有读数。电压表是由电流表改装而成的，核心的部件是电流表，没有电流，指针不偏转，电压表也没有读数。A、B、C错误，故D正确。

考点二 感应电流方向的判断 1．感应电流方向判断的两种方法 方法一 用楞次定律判断

方法二 用右手定则判断

该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向。 2．楞次定律和右手定则的关系

(1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况。

(2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况。因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况。一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦。

例2 (2020·云南昆明诊断)两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直

面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。有一正方形导线框ABCD，初始时刻，

AB边与l1重合，AD边与l2重合，所有导线间彼此绝缘，下列说法正确的是( D )

A．若导线框向右平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流 B．若导线框向上平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流

C．若导线框沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流 D．若导线框向右平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右

[解析] 本题考查楞次定律、安培力。根据题意和通电直导线周围磁场的特点可知，初始时刻，线框中磁通量为零。若导线框向右平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向外，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生顺时针方向的感应电流，选项A错误；若导线框向上平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向里，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生逆时针方向的感应电流，选项B错误；若导线框沿AC方向平移，导线框中磁通量一直为零，导线框内不产生感应电流，选项C错误；若导线框向右平移，导线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD边处产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，l1对CD边的安培力方向水平向右，选项D正确。

〔类题演练2〕

如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( D )

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

[解析] 金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C错误，D正确。

考点三 楞次定律的推论

对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果，总是阻碍产生感应电流的原因概括如下：

(1)当回路的磁通量发生变化时，感应电流的效果就阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。