如图所示圆环形导体线圈平放在水平桌面上,在的正上方固定一竖直螺线管,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,下列表述正确的是( )
A.线圈中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈的磁通量变小
C.线圈有扩张的趋势
D.线圈对水平桌面的压力FN将增大
D
【详解】
当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,接入电路中的电阻变小,所以流过线圈b的电流增大,所以穿过线圈a的磁通量变大.由右手定则可以判断出穿过线圈a的磁通量增大的方向向下,所以根据楞次定律可知线圈a中感应电流所产生的磁场方向向上,再由右手定则可知线圈a中感应电流方向为俯视逆时针,故AB错误.滑片P向下移动使得穿过线圈a的磁通量增加,根据楞次定律的描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,只有线圈a面积减小才能阻碍磁通量的增加,所以线圈a应有收缩的趋势,故C错误.滑片P为不动时,线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力.当滑片P向下滑动时,采用等效法,将线圈a和螺线管b看做两个条形磁铁,由楞次定律可以判断出两条形磁铁的N级相对,互相排斥,所以线圈a对水平桌面的压力变大,故D正确.故选D
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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