2018_2019学年高中物理第一章电磁感应1电磁感应的发现感应电流产生的条件课件教科版选修.pptx

1 电磁感应的发现 感应电流 产生的条件,第一章 电磁感应,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件. 2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验. 3.了解磁通量的定义及变化,一、电磁感应的发现,答案,(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？,答案 电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动,知识探究,导学探究,(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？,答案 电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流,电流的磁效应及电磁感应现象的发现. (1)丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了 现象与 现象之间存在密切联系. (2)英国物理学家 发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为 .产生的电流叫做 .,知识梳理,奥斯特,电,磁,法拉第,电磁感应,感应电流,答案,下列现象中，属于电磁感应现象的是( ) A.小磁针在通电导线附近发生偏转 B.通电线圈在磁场中转动 C.因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流 D.磁铁吸引小磁针,即学即用,C,解析 电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针，反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象.,解析答案,二、磁通量及其变化,如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.求：,答案 BS,导学探究,答案,图1,(1)图示位置(SB)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量为多少？,(2)由图示位置绕OO转过60时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？,答案 1 2 BS 减少了BS,磁通量的定义及公式. (1)定义：闭合回路的面积与 穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量. (2)公式： ，其中的S应为平面在 上的投影面积.大小与线圈的匝数 关(填“有”或“无”). .,知识梳理,垂直,BS,垂直于磁场方向,无,21,答案,关于磁通量的概念，以下说法中正确的是 ( ) A.磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量越大 B.磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大 C.穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零 D.磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的,解析答案,即学即用,解析 根据磁通量的定义BS，A、B错，C对； 磁通量发生变化，可能是面积发生变化引起的，也可能是磁场发生变化引起的，D错.,C,三、感应电流产生的条件,如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 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”),导学探究,答案,图2,有,无,如图3所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开瞬间，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，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”),答案,图3,有,有,无,产生感应电流的条件是：只要穿过 电路的 ，闭合电路中就会产生感应电流.,知识梳理,闭合,磁通量发生变化,答案,关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( ) A.闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生 B.闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流 C.穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流 D.只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生,解析答案,即学即用,解析 产生感应电流的条件：(1)闭合电路； (2)磁通量发生变化，两个条件缺一不可.,C,返回,例1 如图4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到如图所示的虚线位置时，试求：,一、磁通量的理解与计算,典例精析,图4,(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和2；,解析答案,解析 解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，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进行分解，得B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin ， 2B左SBScos . 答案 BSsin BScos ,(2)磁通量的变化量.,解析答案,解析 此过程中磁通量的变化量为 21BScos BSsin BS(cos sin ). 答案 BS(cos sin ),总结提升,总结提升,1.磁通量是标量，但有正、负之分.如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量为“”，如果磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“”. 2.B与S不垂直时：BS，S为平面在垂直磁场方向上的投影面积，或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则BS，如图5所示BSsin .,图5,总结提升,3.磁通量的变化量. (1)当B不变，有效面积S变化时，BS. (2)当B变化，S不变时，BS. (3)B和S同时变化，则|21|，但此时BS. 4.磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示，穿过某个面的有效磁感线条数越多，磁通量越大；条数发生变化，则磁通量发生变化.,针对训练1 如图6所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：,答案,图6,(1)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？,(2)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？,答案 BS,答案 2BS,例2 在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图7所示.它们是电流表；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).,二、探究感应电流的产生条件,答案,图7,答案 连接电路如图所示,例3 如图8所示，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.导轨上有两条可沿导轨自由移动 的金属棒ab、cd，与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的 运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过， 则可能 ( ),解析 只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流.故选项A、B正确.,AB,归纳总结,解析答案,图8,A.v1v2 B.v1v2 C.v1v2 D.无法确定,归纳总结,判断闭合电路中部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意： (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9所示，甲、乙两图中，导体是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线.,图9,(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.,例4 如图10所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是( ),三、感应电流产生条件的应用,答案,图10,A.开关S闭合的瞬间 B.开关S闭合后，电路中电流稳定时 C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间,ACD,针对训练2 如图11所示，闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径.试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流( ),返回,解析答案,图11,A.使线圈在其平面内平动或转动 B.使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动 C.使线圈以ac为轴转动 D.使线圈以bd为轴稍做转动,技巧点拨,解析 线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由BS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量S0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生.当线圈在其平面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此S0，因而无感应电流产生，A错； 当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样S0，因而无感应电流产生，B错； 当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量S仍为零，回路中仍无感应电流产生，C错； 当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流.故选D. 答案 D,技巧点拨,技巧点拨,判断是否产生感应电流的技巧 (1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可. (2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零但在变化，仍然可以产生感应电流. (3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能.,返回,1.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( ),达标检测,1,2,3,4,解析答案,解析 选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验； 选项B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流； 选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验； 选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场. 答案 B,1,2,3,4,解析答案,2.如图12所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量a、b的大小关系为( ),1,2,3,4,解析 因为内部与外部磁场要相互抵消，所以直径越大抵消得越多，故直径大的磁通量小.,A,图12,A.ab B.ab C.ab D.无法比较,解析 由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，A、B、C三种情况均不能产生感应电流.,3.如图13所示，L为一根足够长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则( ),1,2,3,4,图13,D,A.当L中的I发生变化时，环中有感应电流 B当M左右平移时，环中有感应电流 C.当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流 D.只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流,解析答案,4.(多选)如图14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( ),1,2,3,4,返回,图14,A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动 C.以ad边为轴转动(小于60) D.以bc边为轴转动(小于60),解析答案,解析 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