第四節(jié) 楞次定律的應(yīng)用

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1、教學(xué)內(nèi)容：第四節(jié) 楞次定律的應(yīng)用 【基礎(chǔ)知識(shí)精講】 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向： 1.確定原來磁場方向. 2.明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少. 3.如果磁通量增加，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；如果磁通量減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同. 4.根據(jù)安培定則，最后確定感應(yīng)電流方向. 【重點(diǎn)難點(diǎn)解析】 1.在應(yīng)用楞次定律時(shí)，要從定律內(nèi)容中涉及的物理量來理解所采用的步驟，以及各步之間的先后次序.如：“磁通量的變化”是定律中涉及的量，故步驟中第二步即是分析這一項(xiàng).余下的可自行分析. 2.楞次定律應(yīng)用中，要注意和右手定則之間的關(guān)系.

2、從第一節(jié)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件至感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算以及感應(yīng)電流方向的判斷，都有兩個(gè)角度，即磁通量變化和切割磁感線，所有規(guī)律都具有共同特征，即從磁通量變化角度研究的規(guī)律是本質(zhì)的，而從切割角度研究的規(guī)律都是特例.右手定則也不例外. 3.要從定則中找特點(diǎn)，區(qū)分高中涉及的借助手來確定方向的三個(gè)定則. 只有“左手定則”最特殊(涉及力)，與另外兩個(gè)定則使用的手不同.可以借此強(qiáng)化記憶. 例1 如圖(甲)所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為20cm的正方形線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度υ＝20cm/s通過磁場區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場邊界平行，取

3、它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t＝0，在下列圖線中，正確反映電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是： (甲) (乙) 解析 在分析本題中線圈進(jìn)入磁場過程中電流的變化時(shí)，可采用兩種方法. 方法一：用楞次定律結(jié)合安培定則，易知線圈開始進(jìn)入至完全進(jìn)入磁場過程中磁通量向里均勻增大，故產(chǎn)生逆時(shí)針方向的恒定電流，完全進(jìn)入后，直至磁場邊界△Φ＝0，故無電流，同理可分析線圈離開磁場時(shí)至完全離開，有順時(shí)針方向電流. 方法二：采用右手定則，進(jìn)出磁場時(shí)很方便.整個(gè)線圈都在磁場中用右手定則要麻煩些. 正確答案為C. 評(píng)注 楞次定律和右手定則都可判

4、斷感應(yīng)電流的方向，在實(shí)際運(yùn)用中若能抓住兩個(gè)規(guī)律的特點(diǎn)適時(shí)結(jié)合起來運(yùn)用，能更快捷地解決問題. 例2 如圖所示，小燈泡規(guī)格為“2V 4W”，接在光滑水平導(dǎo)軌上，軌距為0.1m，電阻不計(jì).金屬棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，電阻為1Ω，整個(gè)裝置處于B＝1T的勻強(qiáng)磁場中.求： (1)為使燈泡正常發(fā)光，ab的滑行速度為多大? (2)拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率有多大? 解析 (1)燈泡的額定電流和電阻分別為： I＝＝2A，R＝＝1Ω 設(shè)金屬棒的滑行速度為υ，則 I感＝＝ 式中r為棒的電阻. 由I感＝I，即＝I，得 υ＝＝m/s＝40m/s (2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)換，外力的機(jī)械功

5、率等于整個(gè)電路中的電功率，即 P機(jī)＝P電＝I2(R+r)＝22(1+1)W＝8W. 評(píng)注 第(1)問也可直接用分壓關(guān)系求解：U＝＝·BLυ，υ＝＝m/s＝40m/s. 【難題巧解點(diǎn)撥】 例1 如圖所示，正方形線框邊長L＝0.2m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為01Ω，傾角為30°的光滑斜面上的物理質(zhì)量為0.4kg，水平方向的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，寬0.2m.當(dāng)物體沿斜面下滑，線框開始進(jìn)入磁場時(shí)，它恰做勻速運(yùn)動(dòng)(不計(jì)一切摩擦).求： (1)線框勻速上升的速度； (2)線框勻速上升的過程中，物體對(duì)線框做的功及線框內(nèi)能的增加. 解析 (1)線框進(jìn)入磁場后受三個(gè)力

6、作用而做勻速運(yùn)動(dòng).設(shè)繩中張力為T，則有 mg+BIL＝T，I＝，E＝BLυ，T＝Mgsin30° 聯(lián)立上述各式，得 υ＝ ＝m/s＝10m/s. (2)WF＝Mgsin30°·L＝0.4×10×0.5×0.2J＝0.4J. Q＝I2Rt＝()2·R· ＝()2×0.4×J＝0.2J. 另外，線框內(nèi)能的增加量也可由Q＝WF-mgL求得. 評(píng)注 此類有關(guān)力學(xué)問題和電磁感應(yīng)綜合題的求解，往往要從受力情況、運(yùn)動(dòng)情況、功能轉(zhuǎn)化關(guān)系及動(dòng)量關(guān)系等方面進(jìn)行綜合分析，才能正確求解.同學(xué)們應(yīng)該引起足夠重視，借此培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力. 例2 在圖電

7、路中，A、B兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)閉合鐵心上，線圈B與電流表G組成一閉合電路，線圈A的兩端分別與平行的金屬導(dǎo)軌P、Q相連，P、Q處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌面垂直. 試分析判斷：當(dāng)導(dǎo)體棒ab在平行導(dǎo)軌P、Q上向左作(1)勻速、(2)勻加速、(3)勻減速滑動(dòng)時(shí)，是否有電流通過電流表?若有電流通過，其方向如何? 解析 導(dǎo)體棒ab向左切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過線圈A時(shí)，鐵心中有順時(shí)針方向的磁場，這個(gè)磁場既穿過線圈A，又穿過線圈B. (1)當(dāng)ab向左作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都不變.穿過線圈B的磁通量不發(fā)生變化，線圈B中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以

8、沒有感應(yīng)電流通過電流表. (2)當(dāng)ab向左作勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度不斷增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流隨著υ增大而增大，穿過線圈B的磁通量也增大，線圈B中將產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)楞次定律，線圈B中感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)朝上.阻礙磁通量增大；運(yùn)用安培定則，線圈B中的電流將由d到c通過電流表G. (3)當(dāng)ab向左作勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過電流表G的感應(yīng)電流方向是由c到d.［請(qǐng)同學(xué)們比照(2)的方法進(jìn)行分析.］ 本題中，可以清楚地看到：副線圈B中是否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，取決于穿過它的磁通量是否發(fā)生了變化.如果磁通量沒有發(fā)生變化，則不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象.還可以看到：感應(yīng)電流的磁場方向與引起電磁感應(yīng)的磁場方向

9、是相同還是相反，取決于引起電磁感應(yīng)的磁通量的變化情況.若引起電磁感應(yīng)的磁通量增加，則感應(yīng)電流的磁場方向與引起電磁感應(yīng)的磁場方向相反；如果引起電磁感應(yīng)的磁通量減小，則感應(yīng)電流的磁場方向與引起電磁感應(yīng)的磁場方向相同.楞次定律是本章的難點(diǎn)，只有通過實(shí)際應(yīng)用、反復(fù)比較、努力思考才有可能達(dá)到熟練而準(zhǔn)確的程度. 【命題趨勢(shì)分析】 判斷感應(yīng)電流方向是高考考試的內(nèi)容. 【典型熱點(diǎn)考題】 例1 如圖(甲)所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強(qiáng)磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)，導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下列哪一圖線所示的方式隨

10、時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力? （甲） 解析 分析本題時(shí)，首先得明確整個(gè)裝置中各部分產(chǎn)生的物理現(xiàn)象及其原因.綜合備選項(xiàng)知abcd回路中有磁通變化，故可等效成電源，螺線管與電源相連，能產(chǎn)生磁場.環(huán)受到向上的力，據(jù)楞次定律的深層理解知，金屬環(huán)受到向上的力一定是安培力，且該力企圖使環(huán)靠近螺線管.顯然是為了“補(bǔ)償”磁通的“減小”.故可反推等效電源的電動(dòng)勢(shì)在減小.據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率一定在減小.因此圖B為符合條件的答案. 評(píng)注 1.對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置，一定要明確各部分的物理作用及產(chǎn)生機(jī)制. 2.楞次定律的深層理解可簡化分析過程在做題時(shí)要善于運(yùn)用.

11、 例2 如圖所示，一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定小方形導(dǎo)線框.則( ) A.磁鐵經(jīng)過圖中位置(1)時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿abcd方向，經(jīng)過位置(2)時(shí)，沿adcb方向 B.磁鐵經(jīng)過(1)時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向，經(jīng)過(2)時(shí)沿abcd方向 C.磁鐵經(jīng)過(1)和(2)時(shí)，感應(yīng)電流都沿abcd方向 D.磁鐵經(jīng)過(1)和(2)時(shí)，感應(yīng)電流都沿adcb方向 解析 當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置(1)時(shí)，穿過abcd的原磁場方向向下，且磁通量要增加.由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場方向向上，阻礙其增加.用右手定則判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向.同理可判定磁鐵經(jīng)過位置(2

12、)時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向. 評(píng)注 判斷由于原磁通量變化而引起的感應(yīng)電流的方向時(shí)，關(guān)鍵是正確判定穿過回路的原磁場的方向及磁通量的增減情況，然后運(yùn)用楞次定律和右手定則進(jìn)行判定. 【同步達(dá)綱練習(xí)】 1.如圖所示，是一種延時(shí)開關(guān)，當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通.當(dāng)S1斷開時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放.則( ) A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 C.如果斷開B線圈的電鍵S2，無延時(shí)作用 D.如果斷開B線圈的電鍵S2，延時(shí)將變長 2.如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線ab在

13、電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)，線圈C向右擺動(dòng)，則ab的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.向左或向右勻速運(yùn)動(dòng) B.向左或向右減速運(yùn)動(dòng) C.向左或向右加速運(yùn)動(dòng) D.只能向右勻加速運(yùn)動(dòng) 3.磁懸浮列車采用電動(dòng)懸浮法，其基本結(jié)構(gòu)原理是：在車廂底部安裝超導(dǎo)線圈，線圈平面跟鐵軌平面平行，線圈通電時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)磁場.在兩條鐵軌之間連續(xù)安放閉合線圈，線圈平面也與鐵軌平面平行，當(dāng)列車高速駛過時(shí)，車廂底的線圈產(chǎn)生的磁場在鐵軌間安放的線圈中感應(yīng)出強(qiáng)大的電流，使車廂浮起.則有( ) A.若鐵軌間安放的線圈的繞向跟車廂上的線圈繞向一致，車廂可能懸浮 B.若鐵軌間安放的線圈的繞向跟車廂上的線圈繞向相反，

14、車廂不可能懸浮 C.若車廂上線圈的磁場強(qiáng)度一定時(shí)，列車通過的速度越大，磁懸浮力越大 D.若車廂上線圈的磁場強(qiáng)度一定時(shí)，列車通過的速度越大，磁懸浮力越小 4.如圖所示，在兩根平行長直導(dǎo)線M、N中通以同方向同強(qiáng)度的電流，矩形導(dǎo)線框abcd的兩邊與兩導(dǎo)線平行，且與兩導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導(dǎo)線垂直的方向自右向左在兩導(dǎo)線間勻速移動(dòng)，則在移動(dòng)過程中線框中感應(yīng)電流方向是( ) A.沿abcda不變 B.沿adcba不變 C.由abcda變成adcba D.由adcba變成abcda 5.如圖所示，螺線管B置于閉合金屬圓環(huán)A的軸線上，當(dāng)B中通

15、過的電流減小時(shí)，則( ) A.環(huán)A有縮小的趨勢(shì) B.環(huán)A有擴(kuò)張的趨勢(shì) C.螺線管B有縮短的趨勢(shì) D.螺線管B有伸長的趨勢(shì) 6.如圖所示，L為一閉合線圈，abcd為一閉合導(dǎo)線框，條形磁鐵長度大于線圈L的長度，當(dāng)條形磁鐵沿線圈L中心線勻速地由右端進(jìn)入并由左端穿出過程，線框abcd中感應(yīng)電流情況應(yīng)是( ) A.始終沿abcda方向流動(dòng) B.進(jìn)入時(shí)沿abcda方向流動(dòng)，穿出時(shí)沿adcba方向流動(dòng) C.進(jìn)入時(shí)沿adcba方向流動(dòng)，穿出時(shí)沿abcda方向流動(dòng) D.abcd線框中無感應(yīng)電流 7.在兩根水平平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌MM′和NN′上，與金屬導(dǎo)軌

16、垂直放置兩根平行的金屬棒ab和cd，金屬棒可沿導(dǎo)軌平行.在金屬棒與導(dǎo)軌所圍區(qū)域的正上方，固定放置有通電線圈A，如圖所示.若將線圈電路中變阻器的滑動(dòng)觸頭P從最左端滑至最右端，在此過程中( ) A.abdc回路中電流的方向?yàn)閍→b→d→c→a B.abdc回路中電流的方向?yàn)閍→c→d→b→a C.ab棒、cd棒將分別向左、向右運(yùn)動(dòng) D.ab棒、cd棒將分別向右、向左運(yùn)動(dòng) 8.如圖(甲)所示，線圈A通有交變電流，圖(乙)為線圈A中電流隨時(shí)間的變化圖線.在線圈A左側(cè)固定放置一個(gè)閉合金屬環(huán)B，設(shè)電流由a端流入、b端流出為正，那么從t＝0開始計(jì)時(shí)的第二個(gè)半周期內(nèi)，B環(huán)中感應(yīng)電流i的

17、方向和B環(huán)受到安培力F的方向變化正確的是( ) A.i大小不變，F(xiàn)先變小后變大 B.i先變大后變小，F(xiàn)先變小后變大 C.i的方向改變，F(xiàn)的方向不變 D.i的方向不變，F(xiàn)的方向改變 【素質(zhì)優(yōu)化訓(xùn)練】 1.如圖所示，用一根長導(dǎo)線彎曲成n形，通以電流I，中間懸一金屬環(huán)C(重力可忽略)，在電流減小的過程中，則( ) A.金屬環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生 B.金屬環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C.金屬環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D.金屬環(huán)C仍然保持靜止不動(dòng) 2.如圖所示，ab是一個(gè)可繞垂直紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑線變阻器R的滑片自左向右滑行時(shí)，線

18、圈ab的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.保持不動(dòng) B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向 3.如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2從線圈1的正上方下落至線圈1的正下方過程中，從上往下看線圈2，應(yīng)是( ) A.無感應(yīng)電流產(chǎn)生 B.有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C.有先順時(shí)針后逆時(shí)針的感應(yīng)電流 D.有先逆時(shí)針后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 4.如圖所示，圓形金屬環(huán)平放在水平桌面上，有一帶正電的

19、微粒以水平速度υ貼近環(huán)的上表面距環(huán)心d飛過，則帶電微粒飛過環(huán)的過程中，環(huán)中感應(yīng)電流的方向是( ) A.始終沿順時(shí)針方向 B.始終沿逆時(shí)針方向 C.先沿順時(shí)針方向，后沿逆時(shí)針方向 D.先沿逆時(shí)針方向，后沿順時(shí)針方向 5.如圖所示，螺線管CD的導(dǎo)線繞法不同，當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時(shí)，電路中產(chǎn)生圖示方向的感應(yīng)電流，下列關(guān)于螺線管極性的判斷正確的是( ) A.C端一定是N極 B.C端一定是S極 C.C端的極性一定與磁鐵B端的極性相同 D.無法判斷極性的關(guān)系，因螺線管的繞法不同 6.如圖所示，當(dāng)軟鐵棒沿螺線管軸線迅速插入螺線管時(shí)，下列判斷正確的是(

20、 ) A.燈變亮，R中有向右的電流 B.燈變暗，R中有向右的電流 C.燈亮度不變，R中無電流 D.燈變暗，R中有向左的電流 7.如圖所示的電路中，當(dāng)電鍵S閉合以后，為使靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)，下列方法中可行的是( ) A.將A線圈向左靠近B線圈 B.將電鍵S突然斷開 C.保持右邊電路電流不變 D.將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)小 8.如圖所示，矩形線圈虛線右側(cè)置于勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)接入一個(gè)足夠?qū)挼钠叫须娙萜鳎娙萜髦虚g有一個(gè)重力不計(jì)的靜止負(fù)電荷，當(dāng)t＝0時(shí)，磁場方向指向紙內(nèi)(設(shè)此方向?yàn)檎较?，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖，則在一周內(nèi)，負(fù)電荷加速度

21、的方向是(電荷不會(huì)與兩板相撞)( ) A.正半周先向上后向下 B.正半周先向下后向上 C.負(fù)半周先向上后向下 D.負(fù)半周先向下后向上 【生活實(shí)際運(yùn)用】 例 如圖所示，為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下，飛機(jī)在我國上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變，由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差，設(shè)飛行員左方機(jī)翼未端處的電勢(shì)為U1，右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為U2 A.若飛機(jī)從西往東飛，U1比U2高 B.若飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高 C.若飛機(jī)從南往北飛，U1比U2高 D.若飛機(jī)從北往南飛，U2比U1高 解析 本題要判

22、斷機(jī)翼兩端電勢(shì)高低，實(shí)質(zhì)上要判斷“飛機(jī)”這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)方向.盡管書上只提及楞次定律和右手定則對(duì)感應(yīng)電流方向的判斷，但由感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向關(guān)系，也不難判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向.通過分析飛機(jī)機(jī)翼切割磁感線，與地球磁場的水平分量無關(guān)，只與豎直分量有關(guān).再結(jié)合地理知識(shí)(我國處在北半球)確定磁場方向，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)方向(要注意飛行員的前方與飛機(jī)飛行方向一致的方向，從而明確飛行員的左，右方)可利用右手定則判定之. 答案為AC. 評(píng)注 1.右手定則(或楞定定律)可以判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向. 2.在利用右手定則時(shí)，空間方位的判斷至關(guān)重要，所以要一絲不茍. 【知識(shí)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)】 怎樣得到持續(xù)

23、電流 為了獲得實(shí)用的持續(xù)電流，人們應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理，制造了發(fā)電機(jī).法拉第的圓盤手搖發(fā)電機(jī)，算是最早的發(fā)電機(jī)了.現(xiàn)在我們做個(gè)圓盤發(fā)電機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)： 找一張直徑約20厘米的圓形鋁片，在中心鉆一個(gè)小孔，穿上一個(gè)帶有搖把的金屬軸，把鋁片牢牢地固定在軸的中間位置，然后再把軸用兩個(gè)鐵環(huán)固定在木架上.取一塊蹄形磁鐵立在鋁盤下邊，讓它的兩極在鋁盤的兩側(cè)(如果一塊不夠，可以把幾塊蹄形磁鐵并在一起，同名極要在同一邊).再取一只小電燈泡，引出兩根導(dǎo)線，把它的一根引線連在金屬軸承上(鐵環(huán)上)，另一根引線用絕緣膠布粘在蹄形磁鐵的一臂上，使引線的裸線頭輕輕接觸在鋁盤的邊緣上(見圖). 當(dāng)急速搖轉(zhuǎn)鋁盤的

24、時(shí)候，小電燈泡就會(huì)發(fā)光，表明有了感生電流了. 如果燈泡不亮，說明電流小，你可以換電流計(jì)來做實(shí)驗(yàn)，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的情況，還能觀察到鋁盤順時(shí)針轉(zhuǎn)或逆時(shí)針轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)或慢轉(zhuǎn)的時(shí)候，感生電流變化的情況. 這種發(fā)電機(jī)，只要鋁盤的轉(zhuǎn)速快而且均勻，就能產(chǎn)生一種大小和方向都不變的持續(xù)電流，我們把它叫做直流電.不過這種發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流很小，不實(shí)用.實(shí)際的直流發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)要精密得多，功率也大得多. 還有一種能夠產(chǎn)生持續(xù)電流的發(fā)電機(jī)，它的基本結(jié)構(gòu)是：使一個(gè)矩形金屬線框繞著垂直于磁力線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就能感生出電流來.根據(jù)右手定則可以判斷出，線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向要改變一次.同時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中在不同的位置線框

25、切割磁力線的多少不同，感生電流的大小也不同.所以這種發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流，大小和方向都在不斷地做周期性變化，我們把這種電流叫做交流電.當(dāng)然實(shí)際的交流發(fā)電機(jī)并不這么簡單，它的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，能夠根據(jù)需要發(fā)出強(qiáng)大的電流. 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，應(yīng)用最廣泛的是交流電.經(jīng)過整流以后，交流電就成了直流電.因此，現(xiàn)在發(fā)電廠采用的都是交流發(fā)電機(jī). 【知識(shí)探究學(xué)習(xí)】 淺談楞次定律及其應(yīng)用 一、對(duì)楞次定律的理解 感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因： 1.從磁通量角度，阻礙原磁通量的變化，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向與其關(guān)系可概括為“增異減同”. 2.從相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，

26、可理解為“來拒去留”. 3.使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì). 4.阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象). 楞次定律廣義地表示為：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和相對(duì)運(yùn)動(dòng). 二、楞次定律的四個(gè)推論及其應(yīng)用 一般，磁通量的變化與相對(duì)運(yùn)動(dòng)具有等效性：磁通量增加相當(dāng)于回路與磁場接近、感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；磁通量減少相當(dāng)于回路與磁場遠(yuǎn)離，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同.所以，根據(jù)楞次定律和能量轉(zhuǎn)化和守恒的實(shí)質(zhì)，還可以得出四個(gè)簡捷實(shí)用的推論. 1.動(dòng)態(tài)規(guī)律：當(dāng)回路與磁場接近或者回路的磁通量增加時(shí)，一定相互排斥或者減少磁通量的方向運(yùn)動(dòng)；反之，一定相互吸引或者向增

27、加磁通量的方向運(yùn)動(dòng). 例 如圖所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P自左向右滑動(dòng)時(shí)，從紙外向紙內(nèi)看，線框ab將( ) A.保持靜止不動(dòng) B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向 解析 無論電源極性如何，在兩電磁鐵中間的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生水平方向的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電流減弱，穿過線框ab的磁通量減少，由楞次定律和“動(dòng)態(tài)規(guī)律”知，ab應(yīng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選C. 2.靜態(tài)規(guī)律：當(dāng)回路兩側(cè)的磁感線對(duì)稱分布，即不論向什么方向運(yùn)動(dòng)，都不能阻礙磁通量的變化或者磁通量變化都相同時(shí)

28、，回路將靜止不動(dòng). 例 如圖所示，兩個(gè)鋁環(huán)A和B分別位于通電螺線管左端和正中央，并可以左右自由滑動(dòng).試分析：當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，A、B的位置如何變化? 解析 P向右滑動(dòng)，電阻增大，電流減小，電流的磁場減弱，A、B中磁通量減少.根據(jù)“動(dòng)態(tài)規(guī)律”，A將向磁通量最大的螺線管中央移動(dòng). 而位于螺線管正中央的B環(huán)兩端，由于磁感線分布對(duì)稱，不論向哪一側(cè)移動(dòng)，磁通量都同樣地減少.根據(jù)“靜態(tài)規(guī)律”，B將保持靜止不動(dòng).所受安培力如圖所示，從左向右看，注意鋁環(huán)B有擴(kuò)大的趨勢(shì). 3.“因反果同”規(guī)律：正方向穿過回路的磁通量增加(或者減少)與反方向問穿過回路的磁通量減少(或者增加

29、)，引起的感應(yīng)電流方向相同. 例 M和N是繞在一個(gè)環(huán)形鐵心上的兩個(gè)線圈，繞法和線路如圖所示.現(xiàn)將開頭S從a處斷開，然后合向b處，在此過程中，通過電阻R2的電流方向是( ) A.先由c流向d，后又由c流向d B.先由c流向d，后又由d流向c C.先由d流向c，后又由d流向c D.先由d流向c，后又由c流向d 解析 在M中產(chǎn)生的磁通量變化，通過鐵芯全穿過N，開關(guān)S從a斷開，然后合向b，穿過N的磁通量變化，先是某方向減少，后是反方向增加，由“因反果同”規(guī)律知，兩種情況下通過R2的電流方向相同，再由“增異減同”判斷S從a斷開時(shí)，通過電阻R2的電流由c流向d，故

30、本題應(yīng)選A. 4.“零值分界”規(guī)律：當(dāng)感應(yīng)電流為交變電流時(shí)，零值是電流改變方向的分界點(diǎn)，也是線圈的磁通量變化率(△φ/△t)為零，磁通量(φ)最大的位置；而感應(yīng)電流達(dá)到最大值時(shí)，磁通量的變化率最大，而磁通量卻為零. 例 矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場方向并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的e-t關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是( ) A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D.每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大 解析 根據(jù)“零值分界”規(guī)律，當(dāng)e變換方向時(shí)，e＝0，磁通量變化率＝0，磁通量最大，所以本題只有選項(xiàng)D正確. 可見，利用以上四個(gè)推論，可以極為簡捷地分析和判斷感應(yīng)電流、安培力、導(dǎo)體與磁場相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向等問題. 參考答案 【同步達(dá)綱練習(xí)】 1.BC 2.B 3.AC 4.B 5.AD 6.A 7.AC 8.AD 【素質(zhì)優(yōu)化訓(xùn)練】 1.B 2.C 3.C 4.D 5.C 6.B 7.ABD 8.AD 9.a2＞a1＞a3