如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正.以下说法正确的是
A.0~1s内圆环面积有扩张的趋势
B.1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C.1~2s内和2~3s内圆环中的感应电流方向相反
D.从上往下看,0~2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向
D
【详解】
0~1s线圈中电流增大,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,有面积缩小趋势,故A错误;1s末金属环中感应电流最大,但螺线管中电流为零,没有磁场,与金属环间无相互作用,所以1s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B错误;1~2s正方向电流减小,2~3s反向电流增大,根据楞次定律,金属环中感应电流的磁场方向不变,感应电流方向不变,故C错误;0~1s线圈中电流增大,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,根据楞次定律可知,从上往下看,0~ls内圆环中的感应电流沿顺时针方向;1s~2s线圈中电流减小,产生的磁场减弱,金属环中磁通量减小,根据楞次定律可知,从上往下看,1s~2s内圆环中的感应电流沿逆时针方向;故D正确.
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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