如图甲,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图乙所示,规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电流( )
A.在时为最大
B.在时改变方向
C.在时最大,且沿顺时针方向
D.在时最大,且沿顺时针方向
C
【详解】
A.由图可知,在时导线中电流的变化率为零,此时线圈中磁通量的变化率为零,则感应电流为零,故A错误;
B.从到时间内,图像的斜率均为负值,穿过线框的磁通量为先向里减小,后向外增加,可知产生的感应电流方向不变,即在时线圈中的电流不改变方向,故B错误;
CD.结合正弦曲线变化的特点可知,当PQ中的电流为0时,电流的变化率最大,所以电流产生的磁场的变化率最大,所以在时刻或t=T时刻线框内磁通量的变化率最大,则产生的电动势最大,在时刻,向里的磁场减小,R内产生的感应电流的磁场的方向向里,根据安培定则可知,电流的方向为顺时针方向;同理可知,在t=T时刻向外的磁场减小,R内产生的感应电流的磁场的方向向外,根据安培定则可知,感应电流的方向为逆时针方向,故C正确,D错误。
故选C。
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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