如图所示,通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上,当N中的电流突然减小时,则( )
A.环M有缩小的趋势,螺线管N有缩短的趋势
B.环M有扩张的趋势,螺线管N有伸长的趋势
C.环M有扩张的趋势,螺线管N有缩短的趋势
D.环M有缩小的趋势,螺线管N有伸长的趋势
D
【解析】当N中通过的电流逐渐减小时,电流产生的磁场逐渐减小,故穿过M的磁通量减小,为阻碍磁通量减小,根据楞次定律可知,环M应向磁通量增大的方向形变.由于M环中有两种方向的磁场:线圈N外的磁感线方向与线圈内的磁感线方向相反,N线圈外内的磁感线要将N线圈内外的磁通量抵消一些,当M的面积减小时,穿过M的磁通量会增大,所以可知环M应有减小的趋势;当N中电流突然减小时,N内各匝线圈之间的作用力减小;由于同向电流相互吸引,所以当N中电流突然减小时,螺线管N由伸长的趋势.故D正确.故选D.
【点睛】本题关键要明确螺线管线圈相当于条形磁铁,穿过M环的磁通量存在抵消的情况,注意A的面积越大,磁通量是越小的,不是越大,不能得出相反的结果.
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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