通用版2021版高考物理大一轮复习课后限时集训28电磁感应现象楞次定律202002160175

《电磁感应现象与楞次定律》 电磁感应是物理学中的重要概念，它是研究磁场变化时在电路中产生电动势的现象。楞次定律则是判断感应电流方向的重要法则，它揭示了感应电流总是试图反抗引起它的那个变化。以下是针对题目中涉及的知识点的详细解释： 1. **楞次定律**：楞次定律指出，感应电流产生的效果总是要阻止引起感应电流的原因。具体来说，当一个闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，感应电流的方向可以通过右手定则来确定，使得感应电流产生的磁场方向与原磁场变化趋势相反。 2. **右手定则**：右手定则用于判断导线切割磁感线时感应电流的方向。将右手四指弯曲，让其从磁场方向指向导线运动方向，大拇指的指向即为感应电流的方向。 3. **左手定则**：左手定则用于判断通电导线在磁场中受力的方向。将左手平展，使大拇指、食指和中指垂直，其中大拇指代表电流方向，食指代表磁场方向，中指所指的方向就是通电导线受到的安培力方向。 4. **磁通量变化**：当磁场穿过电路的磁通量发生变化时，就会产生感应电动势，进而产生感应电流。磁通量的改变可以是磁场强度的变化，也可以是导线切割磁感线的速度变化。 5. **安培力**：根据安培定律，通电导线在磁场中会受到一个力的作用，其方向可用左手定则判定，这个力总是垂直于电流和磁场的方向。 6. **磁感应强度变化**：当磁场强度随时间变化时，例如螺线管中磁场的变化，会导致与之相连的导线框或金属环中产生感应电流，感应电流的方向由楞次定律决定，以抵抗磁场的变化。 在实际问题中，例如导线框进入或离开磁场，或者金属环在磁场中运动，都需要结合楞次定律和右手定则来分析感应电流的方向以及由此产生的安培力。例如，当导线框进入磁场，切割磁感线时，会产生一个与进入方向相反的感应电流，以阻止磁通量的增加。反之，当导线框离开磁场时，也会产生一个感应电流，试图阻止磁通量的减少。 在绝缘光滑水平面上的导体环例子中，磁铁下移导致磁通量增加，根据楞次定律，环中会产生感应电流，使得两个导体环相互排斥。类似地，当金属杆在磁场中转动时，切割磁感线也会产生感应电流，根据左手定则，杆会受到一个阻碍其转动的安培力。 对于线圈和磁铁的组合，当磁铁插入线圈时，根据楞次定律，感应电流的方向会使得线圈产生一个与磁铁极性相反的磁场，因此线圈与磁铁相互排斥。 当线圈左侧放置不同材质的金属环时，由于铝的电阻率大于铜，相同条件下铝环中的感应电流小于铜环，因此铜环受到的安培力更大，会更快被弹射出去。如果金属环断裂，不能形成闭合回路，感应电流消失，弹射也就不会发生。 电磁感应现象和楞次定律是高中物理中不可或缺的部分，它们在解决与磁场、电流、力相关的物理问题时起到关键作用。通过这些知识，我们可以理解和预测电路中电流的产生及其影响，从而进行更深入的物理分析。