1、第十三章 电磁感应与电磁波初步一、三种电流的磁场的比较【典例】如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时()A.小磁针N极向里转B.小磁针N极向外转C.小磁针在纸面内向左摆动D.小磁针在纸面内向右摆动【解析】选A。由于线圈中电流沿顺时针方向,根据安培定则可以确定,线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里。而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同,故小磁针N极向里转。【方法技巧】小磁针受力方向判断技巧(1)当小磁针处于磁体产生的磁场,或环形电流、通电螺线管外部时,可根据同名磁极相斥,异名磁极相吸来判断
2、小磁针的受力方向。(2)当小磁针处于直线电流的磁场中,或处于环形电流、通电螺线管内部时,应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同来判断小磁针的受力方向。【素养训练】安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场很相似,提出了分子电流假说。他认为,在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子的绕核运动形成的),分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。(如图所示)下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是()【解析】选B。做圆周运动的电荷带负电,则环形电流方向相反,根据安培定则可知,其左侧为N极
3、,选项B正确。二、磁感应强度与电场强度的比较【典例】下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中,不正确的是 ()A.电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同B.电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D.磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同【解析】选A。电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向,磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向。故只有A项错误。【方法技巧】电场强度与磁感应强度的对比分析电场强度E磁感应强度B定义式E=B=物理意义描述电场的强弱和方向描述磁场的强弱和方向方向该点正电荷的
4、受力方向小磁针N极的受力方向场的叠加遵循矢量的平行四边形定则遵循矢量的平行四边形定则单位1 N/C=1 V/m1 T=1 N/(Am)【素养训练】关于电场强度和磁感应强度,下列说法正确的是()A.由真空中点电荷的电场强度公式E=知,当r0时,其电场强度趋近于无穷大B.电场强度的定义式E=适用于任何电场C.由公式B=知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处一定无磁场D.磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向【解析】选B。电场强度公式E=适用于真空中点电荷,当r0时,就不能看作点电荷了,公式不适用,选项A错误; 电场强度的定义式E=适用于任何电场,选项B正确;一小段通电导体在某
5、处不受磁场力,可能是导线与磁场方向平行,此处不一定无磁场,选项C错误;磁感应强度的方向与该处的通电导线所受的安培力方向垂直,选项D错误。三、感应电流是否产生的判断【典例】如图所示,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外,下列情况中不产生感应电流的是()A.将线圈向左平移一小段距离B.线圈以ab为轴转动(小于90)C.线圈以ac为轴转动(小于60)D.线圈以bd为轴转动(小于60)【解析】选D。将线圈向左平移一小段距离,则磁通量减小,产生感应电流,选项A不符合题意;线圈以ab为轴转动(小于90),磁通量减小,有感应电流产生,故B不符合题意;线圈以ac为轴转动(小于60),
6、磁通量减小,故有感应电流产生,故C不符合题意;线圈以bd为轴转动(小于60),磁通量不变,则不产生感应电流,故选项D符合题意。故选D。【方法技巧】判断产生感应电流的技巧(1)磁通量有变化,但回路没闭合,不产生感应电流。(2)闭合回路切割磁感线,但磁通量没变,不产生感应电流。(3)初、末位置磁通量相同,但过程中闭合回路磁通量有变化,产生感应电流。(4)线圈有正反两面,磁感线穿过的方向不同,磁通量发生变化,产生感应电流。总之,不论什么情况,只要同时满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反过来说,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。【素养训练】(多选)如图均为闭合线框在磁场中运动,请判断能产生感应电流的是()【解析】选C、D。产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,A、B没有磁通量的变化,所以没有感应电流,C、D是闭合回路,同时磁通量发生变化,所以会产生感应电流。
