高二物理磁生电的探索.pptVIP

第1节 磁生电的探索 课标课标 定位 学习目标：1.了解电磁感应现象这一划时代发现的 曲折历程 2理解磁通量并学会磁通量变化的计算 3知道什么是电磁感应现象，掌握产生感应电流的 条件 4体验由实验“发现”规律的乐趣，养成探究物理规 律的良好习惯 重点难点：感应电流产生的条件 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1节 课前自主学案 课前自主学案 一、电磁感应的探索历程 1“电生磁”：1820年，丹麦物理学家_发现 了电流的磁效应 2“磁生电”：1831年，英国物理学家_发 现了电磁感应现象 二、科学探究感应电流产生的条件 1探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(图11 1) 奥斯特 法拉第 实验操作实验现象( 有无电流) 分析论证 导体棒静止无闭合电路包围的面积 _时，电路中有电 流产生；包围的面积 _时，电路中无电 流产生 导体棒平行磁 感线运动 无 导体棒切割磁 感线运动 有 变化 图111 不变 2探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(图 112) 图112 实验操作实验现 象(有 无电流 ) 分析论证 N极插入线圈有线圈中的磁场_ 时，线圈中有感应电 流；线圈中的磁场 _时，线圈中无 感应电流 N极停在线圈中无 N极从线圈中抽出有 S极插入线圈有 S极停在线圈中无 S极从线圈中抽出有 变化 不变变 3模拟法拉第的实验(图113) 图113 实验操作实验现 象(线圈 B中有无 电流) 分析论证 开关闭合瞬间有线圈B中磁场 _时，线圈B 中有感应电流； 磁场_时，线 圈B中无感应电流 开关断开瞬间有 开关保持闭合，滑 动变阻器滑片不动 无 开关保持闭合，迅 速移动滑动变阻器 的滑片 有 变变化 不变变 思考感悟： 闭合回路中有磁场就一定有感应电流吗？ 提示：不一定要看磁通量是否发生变化 核心要点突破 一、正确理解磁通量的变化 1对磁通量的认识 (1)B与S垂直时(匀强磁场中)：BS.B指匀强 磁场的磁感应强度，S为线圈的面积 (2)B与S不垂直时(匀强磁场中) BS.S为线圈在垂直磁场方向上的有效面 积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上， 如图114所示BSsin. 图114 (3)某面积内有相反方向的磁场时 分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某 个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求 其代数和 2磁通量变化的几种形式 磁通量的变化一般有四种情形： (1)B不变，S变化，则BS 如图115甲所示，闭合回路的一部分导体 做切割磁感线运动，闭合回路面积发生变化， 引起磁通量变化 (2)B变化，S不变，则BS 如图115乙所示，由于磁铁插入或拔出线 圈，使线圈所处的磁场发生变化，引起磁通量 变化 (3)B变化，S也变化，则B2S2B1S1 如图115丙所示，设回路面积从S18 m2变 到S218 m2，磁感应强度B同时从B10.1 T变 到B20.8 T，则回路中磁通量的变化为2 1B2S2B1S113.6 Wb.若按BS (0.80.1)(188)Wb7 Wb计算就错了 (4)B不变，S不变，变化，则BS(sin 2 sin 1) 如图115丁所示，闭合线圈abcd在匀强磁场 中绕垂直于磁场方向的转轴OO转动，B不变， S不变，但B和S的夹角发生变化，引起穿过线 圈的磁通量变化 图115 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右， 一面积为S的矩形线圈abcd如图116所示放置 ，平面abcd与竖直方向成角将abcd绕ad轴转 180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是( ) 图116 A0 B2BS C2BScos D2BSsin 解析：选C.开始时穿过线圈平面的磁通量为1 BScos.则后来穿过线圈平面的磁通量为2 BScos.则磁通量的变化量为|21| 2BScos. 二、判断是否产生感应电流的方法 1感应电流产生的条件 (1)电路闭合 (2)穿过电路的磁通量发生变化 2判断的基本方法 (1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论 如何也不会产生感应电流. (2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场 的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角. (3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化， 若变化则产生感应电流，否则不产生感应电流. 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2. (2011年山东潍坊高二质检)如图117所示 ，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中 接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作 及相应的结果中可能的是( ) 图117 A先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针 不偏转 BS1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指 针偏转 C先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针 偏转 DS1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指 针偏转 解析：选D.回路A中有电源，当S1闭合后，回 路中有电流，在回路的周围产生磁场，回路B 中有磁通量，在S1闭合或断开的瞬间，回路A 中的电流从无到有或从有到无，电流周围的 磁场发生变化，从而使穿过回路B的磁通量发 生变化，产生感应电动势，此时若S2是闭合 的，则回路B中有感应电流，电流计指针偏转 ，D正确 课堂互动讲练 磁通量的变化及计算 如图118所示，有一个100匝的线圈，其 形状是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强 度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂 直若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形(周 长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了 多少？ 例例1 1 图118 【精讲精析】 线圈形状为正方形时的面积： S1L2(0.20)2 m24.0102 m2. 穿过线圈的磁通量： 1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb. 形状为圆形时，其半径r4L/(2)2L/. 面积大小S2(2L/)24/(25) m2. 穿过线圈的磁通量： 2BS20.504/(25)Wb2.55102 Wb. 所以，磁通量的变化量： 21(2.552.0)102Wb5.5103 Wb. 【答案】 5.5103 Wb 【规律总结】 磁通量BS的计算有几点要 注意： (1)S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的 有效面积； (2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大 小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化 量21也不受线圈匝数的影响所以 ，直接用公式求 、时，不必去考虑线圈 匝数n. 产生感应电流条件的应用 例例2 2 (2011年武汉模拟)如图119所示，开始时 矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内 ，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下 列办法中 可行的是( ) 图119 A将线框向左拉出磁场 B以ab边为轴转动(小于90) C以ad边为轴转动(小于60) D以bc边为轴转动(小于60) 【思路点拨】 根据磁场的分布情况，分析各项 中是否有磁通量的变化 【自主解答】 当线框向左拉出磁场时，线 框的磁通量减小，有感应电流产生，故A可行 以ab边为轴转动(小于90)线框的磁通量减 小也有感应电流产生，故B可行当以ad边为 轴转动(小于60)，线框的磁通量减小，有感 应电流产生，故C可行当以bc边为轴转动( 小于60)，线框的磁通量有效面积不变，故磁 通量不变，无感应电流产生，故D项不可行 【答案】 D 变式训练 在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方 向与导轨平面垂直，导轨上有两