麦克斯韦的秘密高考物理学科之楞次定律的推广

楞次定律在高考中是必考的知识点,所占的分值较高。它涉及的因素多(磁场方向、磁通量的变化、线圈绕向、电流方向),关系复杂;另外规律比较隐蔽,其抽象性和概括性很强。因此,学生理解楞次定律有较大的难度,成为本章高考复习的难点。

为了让大家更深入的理解楞次定律,我们在这里分别对楞次定律在具体事例里面的运用的情况进行说明,即感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化;阻碍(导体的)相对运动;阻碍原电流的变化。

在物理学中,感应电流产生的感应电场与感应电动势有这样的规律,即电磁感应强度发生变化时,在磁场所在处及周围的空间范围内,将激发感应电场。电场中的感应电流具有如下的特点,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,这就是楞次定律的内容。

在这里有必要将感应电厂与静电场做一个比较,感应电场不同于静电场:首先它不是电荷激发的,而是由变化的磁场所激发;其次它的电场线是闭合的,没有起止点。(而静电场的电场线是从正电荷出发终止于负电荷);最后它对电荷的作用力不是保守力。

从磁通量变化的角度来看,感应电流的效果总是要使感应电流的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。即原磁通量增加,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。“增反”原磁通量减弱,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

根据这一定律,当闭合回路在变化的磁场区域时,虽然空间也存在感应电场,但为什么整个闭合回路的感应电动势却为零?一段导体放置在变化的磁场中,没有形成闭合电路,如何运用法拉弟电磁感应定律来理解它产生的感应电动势?感应电动势的大小、方向如何确定?对这些问题的解答成为我的这篇文章的主要问题。

1.阻碍磁通量的变化,表现为磁场中有效面积的变化。

楞次定律中“阻碍”的实质是“迟滞”、“延缓”,这种效果往往表现在物体的运动会引起回路有效面积的变化,从而阻碍磁通量变化,其具体情形又有下面两种情形。

(1)只有单一方向的磁感线。

例1.在水平面上有光滑固定导轨m、n水平放置,两根相同的导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成闭合回路,当一条形磁铁从高处由静止开始下落到接近回路的过程中有(设P、Q间作用力可忽略)( )

A.P、Q将相互靠拢

B.P、Q将相互远离

C.P、Q都静止不动

D.磁铁做自由落体运动

解析:本题回路中只有单一方向的磁感线,在磁铁从高处下落的过程中,回路中的磁通量增大,此时“阻碍”表现为回路的面积要减小,故P、Q将相互靠拢,选择A,因回路与磁铁间有相互作用力,磁铁不可能做自由落体运动。正确答案A。

(2)有正反两方向的磁感线。

例2.如***所示,a是一水平放置的通电的螺线管,b是套在螺线管外的一金属弹簧圈,两者同轴放置,弹簧圈比螺线管很粗,当螺线管中有变大的电流时会引起弹簧圈的一些变化,以下说法正确的有( )

A.弹簧圈会变粗

B.弹簧圈会变细

C.需要根据a中电流的方向才能确定

D.当a中电流的大小不变时,弹簧圈的粗细不会发生变化

解析:本题中是螺线管a产生的磁感线穿过弹簧圈b,但有两个相反方向的磁感线穿过弹簧圈b,其左侧视***如下,当a中电流变大时,弹簧圈的磁通量增大,此时“阻碍”表现为弹簧圈的面积要增大,故本题选择AD。

2.阻碍磁场与产生感应电流的物体之间的相对运动。

电磁感应现象从本质上看,其实也是物质间相互作用,能量转移的一种反应,“阻碍”的实质是相互作用的一种体现,没有“阻碍”也就意味着没有相互作用,也就意味着没有发生电磁感应现象,其具体又有。

(1)“阻碍”表现为“迎合”或“躲闪”的现象。

例3.在一水平固定的光滑绝缘杆上套有a、b、c三个相同的金属圆环,在环的轴线方向上套有一通电的螺线管,螺线管的内径比金属圆环小得多,螺线管与电源及滑性变阻器组成如***所示的电路,a、b在螺线管两端,c在螺线管正中央,各金属环可在光滑绝缘杆上自由移动,现将滑性变阻器的触片P向左移动,我们会看到( )

A.a向左运动,b向右运动、c不动

B.a向右运动,b向左运动、c不动

C.a、b、c都向左运动

D.a、b、c都向右运动

解析:本题中螺线管产生的磁感线穿过金属圆环,圆环越靠近螺线管两端,磁通量越小,中间位置磁通量最大,当P向左移动时,电流变大,螺线管产生的磁场变强,此时“阻碍”表现为a、b向两侧“躲闪”, c不动,但c有扩张现象。本题选择A。

(2)“阻碍”体现为“来拒去留”或“近斥远吸”效果。

例4.两个闭合的轻质金属圆环,穿在同一绝缘杆上,当条形磁铁靠近圆环时,两环的运动是( )

A.同时向右运动,两环距离增大

B.同时向右运动,两环距离减小

C.同时向左运动,两环距离减小

D.因未告诉磁铁的南北极,故无法确定

解析:本题中当磁铁向两金属圆环靠近时,此时的“阻碍”体现为阻碍两者间的相对运动,其效果体现为““来拒去留”或“近斥远吸”,由此知当条形磁铁靠近圆环时,“阻碍”体现为磁铁对两环向左的推斥力,由于两环的电流是同向的,两环的作用表现为吸引,故本题选择C。

3.“阻碍”表现为感应电流与电路中原电流的方向,又存在互感现象。

例5.如***下所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方用绝缘细线悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流,电流随时间变化的规律如右***,P所受的重力为G,桌面对P的支持离为FN,则( )

A.t1时刻,FN>G

B.t2时刻,FN>G

C.t3时刻,FN

D.t4时刻,FN=G

解析:在这类问题中,“阻碍”体现为感应电流与电路中原电流的方向满足“增反减同”。即当Q中电流变大时,P中电流与Q中电流反向,表现为斥力,当Q中电流变小时,P中电流与Q中电流同向,表现为引力。本题选择AD。

感应电场,如***所示,有一半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,此匀强磁场的磁感强度B以(T/S)(c 为常量)的变化率均匀增大。有一长为2R的金属棒,一半放置在磁场中,A端和中点C恰好在磁场边界上。求金属棒AB的感应电动势大小和方向。

分析和解:由前文所述,变化的磁场内、外区域均存在感应电场,如***12所示,感应电场强度方向与金属棒不垂直,各处的感应电场强度沿棒方向的分量,促使金属棒中的自由电子作定向移动,从而产生感应电动势。由于感应电场强度沿棒的分量由AB,所以自由电子将向A端移动,形成B端电势高,A端电势低的感应电动势,故感应电动势方向为AB。

感应电动势大小,可以由法拉弟电磁感应定律求得,设想另加两根金属棒OA、OB,构成闭合回路OAB,由于OA、OB上各点的感应电场强度方向与棒垂直,所以OA、OB棒不产生感应电动势,整个闭合回路OAB的感应电动势就是AB棒的感应电动势。所以金属棒AB上的感应电动势为:

“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动中的体现,符合能量守恒定律,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,因此,为了维持原磁场磁通量的变化,就必须有动力作用,这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功,将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以“楞次定律”中的阻碍过程,实质上就是能量转化的过程。

学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于“静态场”考虑,而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系,是一种“动态场”,并且“静到动”是一个大的飞跃,所以学生理解起来要困难一些。

“楞次定律”涉及的物理量多,关系复杂。产生感应电流的原磁场与感应电流的磁场两者都处于同一线圈中,且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化,它们之间既相互依赖又相互排斥。如果不明确指出各物理量之间的关系,使学生有一个清晰的思路,势必造成学生思路混乱,影响学生对该定律的理解。

要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力,而大多数学生抽象思维和空间想象能力还不是很强,对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性,所以在某些问题的理解上容易出差错。

转载请注明出处学文网 » 麦克斯韦的秘密高考物理学科之楞次定律的推广

学习

《塞维利亚的理发师》赏析

阅读(49)

本文为您介绍《塞维利亚的理发师》赏析,内容包括塞尔维亚的理发师赏析,塞维利亚理发师序曲赏析。【摘要】艺术、音乐在日常生活中已经成为我们必不可少的一部分,≮塞维利亚的理发师》,无论是戏剧版本、电影、歌剧等都堪称经典。笔者将在下

学习

《童话二分之一》 四角错爱进行时

阅读(28)

故事梗概姐姐赵庭谖和妹妹赵庭雨(张钧甯饰)是一对失散多年的双胞胎,由于爷爷年事已高,姐姐身患重病,妹妹便被找回来负担保护家人、重振家业的重任。为此,大大咧咧的庭雨要化身为温柔婉约的庭谖。面对野心勃勃的竞争对手京庆宇(施大生饰),原本生

学习

突然死亡的先兆及预防

阅读(32)

本文为您介绍突然死亡的先兆及预防,内容包括突然猝死因果解析,幼犬没有先兆突然死亡的原因。从“范进中举”说起我国著名的古典小说《儒林外史》中,有描述穷读书人范进接二连三发生的故事。范进连续几次考举人未中,一次终于榜上有名,范进连

学习

法比奥.卡纳瓦罗

阅读(28)

本文为您介绍法比奥.卡纳瓦罗,内容包括法比奥vs卡纳瓦罗,法比奥卡纳瓦罗先生。国籍:意大利出生:1973年9月13日位置:后卫国家队数据:130场/2球绿茵场上,“后卫”这个名词常常与“屠夫”以及“脏活儿”、“累活儿”联系在一起,鲜与“天才

学习

《墨攻》文化内涵的深层解读

阅读(20)

[摘要]电影《墨攻》对先秦的墨家思想进行了展现和反思,具有很深的文化群:电影的一些重要情节能够在《墨子》中找到其原型;除了人们熟知的“兼爱”和“非攻”外,影片还体现出了墨家的“尚贤”、“尚俭”等思想;墨家不愿派人救梁城的剧情也能从

学习

美丽的误会

阅读(23)

本文为您介绍美丽的误会,内容包括美丽的误会全文阅读,一个美丽的误会免费小说。初中三年的生活虽然结束,但我也经常会回想起以前在学校所发生的事。偶然间想起了我自己犯的一个错误,这是一个秘密,没有人知道,虽然这是一个错误,但我却把

学习

微笑的眼睛范文精选

阅读(23)

本文为您介绍微笑的眼睛范文精选,内容包括用微笑的眼睛才能看见美丽的风景,微笑范文100篇。微笑的眼睛篇1美国哈佛医学院的神经生物学家玛格丽特・利文斯通经过研究认为,蒙娜丽莎微笑的时隐时现,其实是我们的眼睛运动的结果。利文斯通分析

学习

浅析阿加莎·克里斯蒂对后世影响较大的三种创作模式

阅读(16)

本文为您介绍浅析阿加莎·克里斯蒂对后世影响较大的三种创作模式,内容包括阿加莎克里斯蒂的代表作有哪些,阿加莎克里斯蒂创作过程。【摘要】阿加莎·克里斯蒂是英国乃至世界著名的侦探小说作家,被誉为侦探推理小说女王。其一生创作了大量

学习

苏珊大妈现象

阅读(20)

本文为您介绍苏珊大妈现象,内容包括苏珊大妈记录,苏珊大妈星座运势。无意中,我在网上看到一个消息:苏珊大妈的单曲《我曾经做了一个梦》占据了2009年世界CD销量第一的宝座,总共卖出了700万张,我向来不太关心流行音乐,除了比较抒情缓慢的音乐

学习

莫妮卡•贝鲁奇 她让曲线美“起死回生”

阅读(16)

敢于自然地才是永恒的美一言以蔽之:在面对莫尼卡贝鲁奇这样的女明星时,我黔驴技穷了。一早就坐在电脑前,把屏幕都瞪绝望了,也没写出一个字。难道这就是传说中的表达障碍综合症?不对,确切地说,是:真没什么想表达的了――当一个女人总是以“万事都

学习

高桥名人的冒险岛

阅读(16)

本文为您介绍高桥名人的冒险岛,内容包括高桥名人的冒险岛3攻略,高桥名人冒险岛攻略。高桥名人是谁?A.FC上《高桥名人的冒险岛》的主人公B.一个按游戏键达到每秒16连发的游戏超人C.日本老牌游戏厂商HUDSON的前资深元老D.本名高桥利幸的53

学习

《阿拉比》的瘫痪意象

阅读(29)

本文通过分析乔伊斯短篇小说《阿拉比》中主人公“我”的行动探讨小说所表达的瘫痪意象。“我”懵懵懂懂时瘫痪的暗示,“我”欣然追寻时瘫痪的侵袭和“我”空手而归时瘫痪的顿悟。关键词:《都柏林人》《阿拉比》瘫痪意象《阿拉比》(Araby)是

学习

爱与希望 15期

阅读(28)

【作者简介】电影《贝拉的魔法》海报一、电影介绍,主题简析《贝拉的魔法》讲述了一个真情感人温馨励志的故事。《贝拉的魔法》是由罗伯·莱纳于2012年拍摄的喜剧片,影片讲述了一位坐着轮椅的过气的著名作家蒙提·维尔德亨被亲戚送到贝拉岛

学习

美国\加拿大墓葬文化一瞥

阅读(29)

本文为您介绍美国\加拿大墓葬文化一瞥,内容包括国外的墓葬类型,美国传奇的墓葬。眼前是一片大树参天、芳草茵茵的绿地,其间喷泉飞溅、雕塑矗立,还有小鹿、松鼠等动物不时出没;草坪上有嬉戏的少男少女奔跑追逐,林荫下有年迈的老人悠然漫步;一

学习

美国“高考”初探

阅读(35)

[摘要]20世纪二三十年代以来,随着教育评价与测量领域的发展,各国高等学校入学考试制度都经历了种种富于特色的发展。美国的教育体制具有世界领先水平,它的高校入学考试制度更是代表了欧美文化圈的文化特征,研究美国“高考”势必利于中国高考

学习

高考短文改错中的动词

阅读(21)

本文为您介绍高考短文改错中的动词,内容包括高考短文改错常考动词搭配总结,高中短文改错常考的及物动词。[作者]高德荣[内容]纵观94年至97年的高考短文改错一题,动词所占比例大大高于英语十大词类中的其他词类。94年占短文改错总分的40%,95

学习

高考总复习“高原现象”的成因及对策

阅读(15)

〔关键词〕高考;复习;高原现象案例:一模考试分数刚出来,一位女生眼里浸着泪花很沮丧地来到我的办公室,哽咽着说:“耿老师,我这次模拟考又考砸了,这可怎么办!这个成绩不要说考上一本,就是二本也很难考上!下个星期天要召开家长会,我妈妈过来知道这个成

学习

广东高考作文“套作”的典型性解读

阅读(18)

本文为您介绍广东高考作文“套作”的典型性解读,内容包括广东高考作文一类文范文,今年广东高考作文例文。从2004年至今,我们关注和严格审视两种不良倾向的文章:一是开头一段、结尾一段,中间三段,提出分论点,与话题拈连,然后举出一个历史文化名

学习

高考零分作文范文

阅读(26)

本文为您介绍高考零分作文范文,内容包括零分高考作文给爸爸的一封信,高考零分作文作者如今怎样。高考零分作文范文第1篇2009年北京高考零分作文二《我有一双隐形的翅膀》2009年北京高考零分作文一《隐形的翅膀》2009上海高考零分作文《

学习

湖北高考作文

阅读(18)

本文为您介绍湖北高考作文,内容包括湖北高考作文多少分,湖北家乡风俗作文。【题目】阅读下面的材料,按要求作文。语文课堂上,老师在讲到杜甫的《春望》“烽火连三月,家书抵万金”时,不无感慨地说:“可惜啊,我们现在已经很难见到家书了,书信这种

学习

福建语文高考卷

阅读(25)

本文为您介绍福建语文高考卷,内容包括福建语文是什么版本,福建中考语文模拟卷。【原题再现】:送何遁山入归蜀[宋梅尧臣春风入树绿,童稚望柴扉。远壑杜鹃①响,前山蜀客归。到家逢社燕,下马浣征衣。终日自临水,应知已息机②。(选自《宋诗精华录

学习

高考作文思辨性的再思辨

阅读(22)

本文为您介绍高考作文思辨性的再思辨,内容包括思辨性高考作文真题,思辨高考作文。那种想都不用想,或者根本不给考生思考机会和空间,只要求顺着给定的题意演绎内容,考查的只是考生揣摩命题者想法的能力,而与自由思考、自由表达无关的八股式作