一长直铁芯上绕有线圈P,将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端,线圈P的中轴线通过线圈Q的中心,且与线圈Q所在的平面垂直.将线圈P连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E为直流电源,S为开关.下列情况中,可观测到Q向左摆动的是
A.S闭合的瞬间
B.S断开的瞬间
C.在S闭合的情况下,将R的滑片向a端移动时
D.在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变
A
【解析】
A:S闭合的瞬间,线圈P中电流由无到有,产生的磁场从无到有,线圈Q中磁通量从无到有,线圈Q中磁通量增加,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的增大,则线圈Q将向左运动远离线圈P.故A项正确.
B:S断开的瞬间,线圈P中电流由有到无,产生的磁场由有到无,线圈Q中磁通量由有到无,线圈Q中磁通量减小,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的减小,则线圈Q将向右运动靠近线圈P.故B项错误.
C:在S闭合的情况下,将R的滑片向a端移动时,滑动变阻器接入电路电阻增大,线圈P中电流减小,产生的磁场变弱,线圈Q中磁通量减小,根据楞次定律,线圈Q的运动将阻碍磁通量的减小,则线圈Q将向右运动靠近线圈P.故C项错误.
D:在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变,线圈P中电流不变,产生的磁场不变,线圈Q中磁通量不变,线圈Q中不产生感应电流,线圈Q不受磁场力,线圈Q不动.故D项错误.
楞次定律与右手定则的关系:
“三定则一定律”的比较:
(1)电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用。因此要维持安培力存在,必须有 “外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能转化为电能。“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。当感应电流通过电器时,电能又转化为其他形式的能。
同理,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
(2)电能求解思路主要有三种:
①利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。
②利用能量守恒求解:其他形式能的减少量等于产生的电能。
③利用电路特征来求解:通过电源提供总能量IE或纯电阻电路中产生的焦耳热Q=I2RT来计算。
(3)基本解题思路
①明确研究对象(哪一部分闭合回路或哪一部分导体)和研究过程。
②对研究对象(运动的导体)受力分析,明确各个力的做功情况。
③分析研究对象的运动过程,明确各种能量的转化情况。
④选择恰当的规律列式求解。
(4)几种常用的功能关系
①导体所受的重力做功导致重力势能的变化:
②导体所受的合外力做功导致其动能的变化:
③导体所受的重力以外的力做功导致其机械能变化:
④滑动摩擦力做功导致系统内能增加: (指相对位移的大小)。
⑤安培力做功导致电能变化:克服安培力做的功等于电路中增加的电能,即。
说明此结论在电路中只有动生电动势时才成立,涉及感生电动势时此结论就不成立了。
广义的楞次定律:
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