楞次定律的应用
楞 次 定 律 的 应 用
高二拓中专题七
1、楞次定律的内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律。
楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场: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。而“阻碍”不是“阻止”。
2、归纳应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤:
(1)明确原磁场的方向。
(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
(4)利用安培定则确定感应电流的方向。
【例1】 如图所示,试判定当开关S闭合和断开瞬间,
线圈ABCD的电流方向。(忽略导线GH的磁场作用)
3、楞次定律的推广:
(1)从“阻碍磁通量变化”的角度来看――“增反减同”。
引起磁通量变化的原因有如下几种
整体平动改变B运动可动边平动改变SBSnBScosIF转 动改变阻碍形变-收缩或扩张改变S
【例2】如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则 ( )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ab边为轴转动时,其中感应电流方向是a→b→c
→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
【例3】 如图所示,固定于水平面上的光滑平行导电轨
道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd.当一条形磁铁自上而
下竖直穿过闭合电路时,两金属棒ab、cd将如何运动?磁铁
的加速度仍为g吗?
【例4】如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面O轴转动的闭合矩形线框,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时,线
框ab将( )
A、保持静止不动
B、逆时针转动
C、顺时针转动
D、发生转动,但因电源极性不明,无法确
定转动方向。
【例5】如图所示,在匀强磁场中,放着一个平行导轨与线圈相连接要使放在D中的A线圈,(A、D两线圈共面)各处受到
沿半径指向圆心的力,则金属棒MN的运动情况可
能是( )
A、加速向右
B、加速向左
C、减速向右
D、减速向左
(2)从“阻碍相对运动”的角度来看――“来拒去留”。
楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释:既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,因此机械能减少。磁场力对物体做负功,是阻力,表现出的现象就是“阻碍”相对运动。
【例6】 如图所示,当条形磁铁突然向闭合铜环运动时,
铜环里产生的感应电流的方向怎样?铜环运动情况怎样?
(3)从“阻碍自身电流变化”的角度来看,就是自感现象――“增反减同”。
【例7】如图所示,a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”,闭合电键,调节R,使a、b都正常发光。这时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?
三、利用右手定则,判断导体切割磁感线
右手定则与楞次定律本质一致,在导体切割磁感线时,用右手定则判断感应电流方向更简便
右手定则的内容:
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,让磁感线垂直从手心进入,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。
【例9】如图所示,细杆的一端可以绕轴转动,另一端有一个铝框。图中的磁场可以认为集中中两个磁极之间,外面没有磁场,细杆从高处向下摆动,当铝框进入磁场时,分析铝框的受力。
图2
图3
图1
巩固练习
1.如图9所示,光滑杆ab上套有一闭合金属环,环中有一个通电螺线管。现让滑动变阻器的滑片P迅速滑动,则 [ ]
A.当P向左滑时,环会向左运动,且有扩张的趋势
B.当P向右滑时,环会向右运动,且有扩张的趋势
C.当P向左滑时,环会向左运动,且有收缩的趋势
D.当P向右滑时,环会向右运动,且有收缩的趋势
2.如图所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,当条形磁铁自由下落时,将会出现的
情况是 [ ]
A.两金属环将相互靠拢 B.两金属环将相互
排斥
C.磁铁的加速度会大于g D.磁铁的加速度会小
于g
3.如图所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。若使蹄形磁铁以某角速度转动时,线
框的情况将是 [ ]
A.静止
B.随磁铁同方向转动
C.沿与磁铁相反方向转动
D.要由磁铁具体转动方向来决定
4.甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内,甲环中通以顺时针方向电流I,如图所示,当甲环中电流逐渐增大时,乙环中每段导线所受磁场力的方向是 [ ]
A.指向圆心 B.背离圆心
C.垂直纸面向内 D.垂直纸面向外
5.如图所示为一个圆环形导体,有一个带负电的粒子沿直径方向在圆环表面匀速掠过的过程,环中感应电流的情况是 [ ]
A.无感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.有顺时针方向的感应电流
D.先逆时针方向后顺时针方向的感应电流
6.如图8所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有 [ ]
A.闭合电键K
B.闭合电键K后,把R的滑动方向右移
C.闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出
D.闭合电键K后,把Q靠近P
7.如图所示,两个线圈A、B上下平行放置,分别通以图示电流I1、I2,为使线圈B中的电流瞬时有所增大,可采用的办法是 [ ]
A.线圈位置不变,增大线圈A中的电流
B.线圈位置不变,减小线圈A中的电流
C.线圈A中电流不变,线圈A向下平移
D.线圈A中电流不变,线圈A向上平移
8.如图所示,两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上,A、B可以左右摆动,则 [ ]
A.在S闭合的瞬间,A、B必相吸
B.在S闭合的瞬间,A、B必相斥
C.在S断开的瞬间,A、B必相吸
D.在S断开的瞬间,A、B必相斥