高中物理第1章电磁感应与现代社会学案1电磁感应__划时代的发现同步备课同步备课课件沪科版选修3_2

,第1章 电磁感应与现代生活,1 电磁感应划时代的发现,目标定位 1.知道奥斯特发现了电流磁效应、法拉第发现了电磁感应现象. 2.知道磁通量和磁通量变化量的含义. 3.知道感应电流的产生条件.,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、划时代的发现,传统的英格兰科学研究方法中有一种叫做对称思维的方法.在奥斯特发现电流磁效应之后，学术界提出了什么新课题？,根据对称思维的方法，学术界开始了对“将磁转变为电”的研究.,答案,1.新课题的提出： 发现了电流的磁效应，即“ 能转化为 ”.根据对称思维的方法， 在1822年提出了自己的新课题：“把 转变为 ”. 2.深入探究得真谛：法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象.产生的电流叫做感应电流.他把引起电流的原因概括为：变化的 、变化的 、运动的 、在磁场中运动的导体等.,奥斯特,电,磁,法拉第,磁,电,电流,磁场,磁铁,BS,二、磁通量及其变化,如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求： (1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？,图1,(2)若框架绕OO转过60，则穿过框架平面的磁通量为多少？,答案,答案,(3)若从图示位置转过90，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？,BS,答案,图1,(4)若从图示位置转过180，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？,2BS,答案,1.磁通量 (1)定义：闭合导体回路的 与垂直穿过它的 的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面的磁感线的 . (2)公式： .其中S为回路平面在垂直磁场方向上的 面积，也称为有效面积.所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为时，磁通量 ，如图2所示.,面积,条数,磁感应强度,BS,图2,投影,BSsin ,(3)单位：韦伯，简称韦，符号是Wb. (4)注意：磁通量是标量，但有正、负之分.一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“ ”.磁通量与线圈的匝数 (填“有关”或“无关”).,无关,2.磁通量的变化量 (1)当B不变，有效面积S变化时， . (2)当B变化，S不变时， . (3)B和S同时变化，则 ，但此时BS.,BS,BS,21,计算穿过某平面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量1BS，当平面转过180后，磁通量2BS，磁通量的变化量2BS.,例1 如图3所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成角，当线框转过90到图中虚线所示的位置时，试求： (1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和2；,图3,答案,解析,BSsin BScos ,解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SSsin ，所以1BSsin .在末位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos . 解法二： 如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S的方向进行分解，得B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin ， 2B左SBScos .,(2)磁通量的变化量.,答案,解析,BS(cos sin ),开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2BScos .所以，此过程中磁通量的变化量为 21BScos BSsin BS(cos sin ).,例2 如图4所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处.线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝.问： (1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？,A、B线圈的磁通量均减少了1.256104 Wb,图4,答案,解析,A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. (B2B)r21.256104 Wb 即A、B线圈中的磁通量都减少1.256104 Wb,(2)在磁场转过90角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180角呢？,减少了6.28105 Wb 减少了1.256104 Wb,对线圈C，1Br26.28105 Wb 当转过90时，20， 故12106.28105 Wb 6.28105 Wb 当转过180时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负，有3Br2， 故2312Br21.256104 Wb.,答案,解析,三、感应电流的产生条件 1.实验1：如图5所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”),图5,有,无,2.实验2：如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生(填“有”或“无”).,无,图6,3.实验3：如图7所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中 电流产生(填“有”或“无”).,无,图7,有,有,4.上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.,变化,不变,变化,变化,不变,磁通量,闭合,总结 实验1是磁体即磁场运动改变磁通量；实验2是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”.,1.产生感应电流的条件：穿过 电路的 量发生变化. 2.特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： (1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如图8所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线.,图8,闭合,磁通,(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁.如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.,电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？,当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象.,答案,例3 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是,答案,解析,利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱.所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为A出进0，且始终为0，即使切断导线中的电流，A也始终为0，A中不可能产生感应电流. B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流.,C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，进出，即C0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生.D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为D出进0，且始终为0，即使切断导线中的电流，D也始终为0，D中不可能产生感应电流.,例4 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是,答案,解析,在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流； 选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流； 选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.,达标检测,2,1.(对电磁感应现象的认识)下列关于电磁感应现象的认识，正确的是 A.它最先是由奥斯特通过实验发现的 B.它说明了电流周围存在磁场 C.它说明了闭合回路中磁通量变化时会产生电流 D.它说明了电流在磁场中会受到力的作用,1,2,3,4,奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应，故A错误； 电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误； 变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确； 电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到力的作用，故D错误.,答案,解析,2.(对磁通量及其变化量的理解) 如图9所示，一矩形线框从abcd位置移到abcd位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) A.一直增加 B.一直减少 C.先增加后减少 D.先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少,图9,答案,解析,1,2,3,4,离导线越近，磁场越强，在线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，在线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D.,1,2,3,4,3.(产生感应电流的分析判断)(多选)如图10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 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),答案,解析,图10,1,2,3,4,将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab边为轴转动(小于90)时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60(60300)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流.,1,2,3,4,当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).,1,2,3,4,4.(产生感应电流的分析判断)如图11所示，绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在