高中物理 23 电磁感应定律课件 教科版选修11.ppt

3电磁感应定律 1 知道通过磁场产生电流的条件 理解电磁感应现象本质 2 知道什么是感应电动势 3 掌握法拉第电磁感应定律的内容并能应用电磁感应定律进行计算 4 掌握e blv 并能计算e的大小 2 利用条形磁铁的磁场如图2 3 2所示 将螺线管用导线与电流表连接组成闭合电路 把条形磁铁插入螺线管 然后静止在螺线管中 最后从螺线管中拔出来 观察以上三个过程中电流表的指针是否偏转 并分析螺线管中磁通量的变化情况 条形磁铁插入螺线管的过程中 电流表指针发生偏转 线圈b中磁通量增加 条形磁铁静止在螺线管中不动时 电流表指针不发生偏转 线圈b中磁通量不变 条形磁铁从螺线管中拔出的过程中 电流表指针发生偏转 线圈b中磁通量减少 3 利用通电螺线管的磁场如图2 3 3所示 用导线把一个大螺线管b与电流表连接成闭合电路 套在大螺线管b中的小螺线管a通过滑动变阻器 开关与电源连接 按下表要求进行实验 观察实验现象 并将结果填入表中 开关接通的瞬间 电流表指针发生偏转 线圈b中磁通量增加 有感应电流产生 开关接通 滑片不动 电流表指针不发生偏转 线圈b中磁通量不变 无感应电流产生 开关接通 滑片移动 电流表指针发生偏转 线圈b中磁通量改变 有感应电流产生 开关断开的瞬间 电流表指针发生偏转 线圈b中磁通量减少 有感应电流产生 2 结论不论用什么方法 不论何种原因 只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化 闭合电路中就有感应电流产生 3 产生感应电流的条件 1 电路闭合 2 穿过闭合电路中磁通量发生变化 说明在闭合电路中有磁通量但不变化 即使磁场很强 磁通量很大 也不会产生感应电流 如果电路不闭合 即使磁通量发生变化 也不会产生电流 这一条是对感应电流产生的进一步理解和阐述 说明不论电路是否闭合 只要穿过电路中的磁通量发生变化 就一定有电磁感应现象发生 1 穿过闭合回路的磁通量很大 是否一定发生电磁感应现象 产生电磁感应现象的条件 归根结底 是穿过闭合电路的磁通量发生变化 关键在 变化 两字上 这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有 从有变无 从小变大 从大变小等等 例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置 磁铁与闭合电路间的相对运动 产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开 调节电流大小的滑动变阻器滑片的滑动等 2 产生感应电动势与产生感应电流的条件的区别导体在磁场里做切割磁感线的运动时 导体内就产生感应电动势 穿过线圈的磁通量发生变化时 线圈里就产生感应电动势 如果导体是闭合电路的一部分 或者线圈是闭合的 就产生感应电流 从本质上讲 上述两种说法是一致的 但产生感应电动势与产生感应电流的条件是不同的 不论电路是否闭合都有可能产生感应电动势 而电路只有闭合时 才有可能产生感应电流 电磁感应的本质是感应电动势的产生 典例1 如图2 3 4所示 线圈两端接在电流表上组成闭合电路 在下列情况中 电流表指针不发生偏转的是 a 线圈不动 磁铁插入线圈b 线圈不动 磁铁从线圈中拔出c 磁铁不动 线圈上 下移动d 磁铁插在线圈内不动 解析产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化 线圈和电流表已经组成闭合回路 只要穿过线圈的磁通量发生变化 线圈中就产生感应电流 电流表指针就发生偏转 在a b c三种情况下 线圈和磁铁发生相对运动 穿过线圈的磁通量发生变化 产生感应电流 而当磁铁插在线圈中不动时 线圈中虽然有磁通量 但磁通量不变化 不产生感应电流 答案d借题发挥判断线圈中有无感应电流 既要看电路是否闭合 还要看线圈中的磁通量是否发生变化 而不是看磁通量的大小 也就是说磁通量大小与是否产生感应电流无关 变式1 如图2 3 5所示 竖直放置的长直导线通以恒定电流 有一矩形线框与导线在同一平面内 在下列情况中线圈产生感应电流的是 a 导线中电流变大b 线框向右平动c 线框向下平动d 线框以ab边为轴转动 解析分析是否产生感应电流 关键是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化 而分析磁通量是否有变化 关键就是分清磁感线的分布 亦即分清磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化 对a选项 因i增大而引起导线周围的磁场增强 使线框的磁通量增大 故a正确 对b选项 因离直导线方向越远 磁感线分布越疏 如上图 因此线框向右平动时 穿过线框的磁通量变小 故b正确 对c选项 由上图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变 故c错 对d选项 可用一些特殊位置来分析 当线框在上图位置时 穿过线框的磁通量最大 当线框转过90 时 穿过线框的磁通量为零 因此可以判定线框以ab轴转动时磁通量一定变化 故d正确 答案abd 答案ac 变式2 关于电路中感应电动势的大小 下列说法正确的是 a 穿过电路的磁通量越大 感应电动势就越大b 电路中磁通量的改变量越大 感应电动势就越大c 电路中磁通量改变越快 感应电动势就越大d 若电路中某时刻磁通量为零 则该时刻感应电流一定为零解析据法拉第电磁感应定律 感应电动势正比于磁通量的变化率 c项中磁通量变化越快 则磁通量的变化率越大 故c选项正确 a b选项错误 某时刻的磁通量为零 但该时刻磁通量的变化率不一定为零 所以感应电流也就不一定为零 d选项错误 故选c 答案c 典例3 如图3 2 6所示 水平放置的平行金属导轨 相距l 0 50m 左端接一电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t的匀强磁场 方向垂直于导轨平面 导体棒ab垂直放在导轨上 并能无摩擦地沿导轨滑动 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 当ab以v 4 0m s的速度水平向右匀速滑动时 用两种方法求解ab棒中感应电动势的大小 答案0 8v 变式3 穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒连续均匀地增大4wb 则 a 线圈中的感应电动势将均匀增大b 线圈中的感应电流将均匀增大c 线圈中的感应电动势将保持4v不变d 线圈中的感应电流保持2a不变 答案c 开拓视野安培与电磁感应的发现擦肩而过法国物理学家安培一生做过很多重大的科学发现 电磁学中不少公式和定律都以安培的名字命名 但是他却因为对实验结果分析的失误 失去了电磁感应现象发现者的桂冠 然而 因受到当时公认的电流必然是恒定的观念束缚 法拉第始终没有看到 由磁生电 的现象 以后由于种种原因 他暂时放下了自己的电磁研究工作 直至1831年8月29日 法拉第才第一次在实验中观察到电磁感应现象 紧接着 在同年9月24日 10月1日 10月17日和18日 10月28日他又分别做了许多其他类型感应现象的实验 通过广泛的实验和精心的思索 法拉第终于解开了电磁感应现象的自然奥秘 为人类文明做出了杰出的贡献 对比法拉第和安培的工作 我们不妨引用巴斯德的一句名言 在观察的领域中 机遇只偏爱那种有准备的头脑 典例4 某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验 他将电流表 线圈a和b 蓄电池 开关用导线连接成如图2 3 7所示的实验电路 当他接通 断开开关时 电流表的指针都没有偏转 其原因是 a 开关的位置接错b 电流表的正负极接错c 线圈b的接头3 4接反d 蓄电池的正负极接反 解析当开关位置接错时 开关的闭合和断开不会使a线圈中的电流发生变化 电流恒定使其产生的磁场不变 从而不会产生感应电流 答案a 例2 一个面积s 4 10 2m2 匝数n 10