在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝导体线圈,线圈电阻恒定,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙所示规律变化时,则正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的图像是( )
A. B.
C. D.
D
【详解】
在时间0~1s内,原磁场向上且增强,感应电流的磁场向下,由右手定则可判断出线圈的感应电流方向沿如图所示的正方向,由于原磁场的变化是均匀的,产生的感应电动势不变,线圈中的感应电流也不变;在时间1s~2s内,原磁场不变,感应电流为0;当时间2s~3s内的情况与时间0~1s内的情况相反,感应电流为负方向且不变.故D项符合题意,ABC三项不符合题意.
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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