高中物理 第一章 电磁感应 1 电磁感应的发现 2 感应电流产生的条件课件 教科版选修32.ppt

1电磁感应的发现2感应电流产生的条件 第一章电磁感应 1 知道奥斯特实验 电磁感应现象 了解电生磁和磁生电的发现过程 2 通过实验观察和实验探究 理解感应电流的产生条件 3 能说出磁通量变化的含义 会利用电磁感应产生的条件解决实际问题 目标定位 二 磁通量及其变化 三 产生感应电流的条件 栏目索引 一 电磁感应的发现 对点检测自查自纠 一 电磁感应的发现 知识梳理 1 奥斯特实验的启迪1820年 丹麦物理学家发现了电流的效应 不少物理学家根据的思考提出 既然电能产生磁 是否磁能产生电呢 2 电磁感应现象的发现1831年 英国物理学家发现了电磁感应现象 即 由磁生电 的条件 产生的电流叫 法拉第将 磁生电 的现象分为五类 1 变化中的电流 2 3 运动中的恒定电流 4 运动中的磁铁 5 答案 法拉第 奥斯特 对称性 感应电流 变化中的磁场 运动中的导线 磁 深度思考 电流的磁效应与电磁感应有什么区别 答案电流的磁效应是指电流周围产生磁场 即 电生磁 电磁感应现象是利用磁场产生感应电流 即 磁生电 电生磁 和 磁生电 是两种因果关系相反的现象 要正确区分这两种现象 弄清现象的因果关系是关键 答案 典例精析 例1下列属于电磁感应现象的是 a 通电导体周围产生磁场b 磁场对感应电流发生作用 阻碍导体运动c 由于导体自身电流发生变化 在回路中产生感应电流d 电荷在磁场中定向移动形成电流 解析根据引起电流原因的五类情况可知 导体自身电流发生变化 在回路中产生感应电流为电磁感应现象 故选项c正确 c 返回 解析答案 二 磁通量及其变化 答案 知识梳理 1 磁通量的计算 1 b与s垂直时 s为线圈的有效面积 如图1 a 所示 2 b与s不垂直时 bs b s s 为线圈在方向上的投影面积 b 为b在方向上的分量 如图 b c 所示 3 某线圈所围面积内有不同方向的磁场时 规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为 求其代数和 如图 d 所示 垂直于s 垂直磁场 图1 bs 负 4 用磁感线的条数表示磁通量 当回路中有不同方向的磁感线穿过时 磁通量是指穿过某一面磁感线的 净 条数 即不同方向的磁感线的条数差 2 磁通量是量 但有正 负 其正 负分别表示与规定的穿入方向相同 相反 3 磁通量的变化大致可分为以下几种情况 1 磁感应强度b不变 发生变化 如图2 a 所示 2 有效面积s不变 发生变化 如图 b 所示 3 磁感应强度b和有效面积s都不变 它们之间的夹角发生变化 如图 c 所示 答案 图2 标 有效面积s 磁感应强度b 答案 深度思考 将两个同圆心但大小不同的线圈套在条形磁铁上 通过哪个线圈的磁通量大 答案通过小线圈的磁通量大 若穿过某一平面的磁感线既有穿出 又有穿入 则穿过该面的合磁通量为磁感线的净条数 典例精析 例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量 如图3所示 通有恒定电流的导线mn与闭合线框共面 第一次将线框由位置1平移到位置2 第二次将线框绕cd边翻转到位置2 设先后两次通过线框的磁通量变化分别为 1和 2 则 a 1 2b 1 2c 1 2d 无法确定 解析答案 图3 总结提升 解析设闭合线框在位置1时的磁通量为 1 在位置2时的磁通量为 2 直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强 故 1 2 将闭合线框从位置1平移到位置2 磁感线是从闭合线框的同一面穿过的 所以 1 2 1 1 2 将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2 磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过 所以 2 2 1 1 2 以原来穿过的方向为正方向 则后来从另一面穿过的方向为负方向 故正确选项为c 答案c 总结提升 总结提升 磁通量虽然是标量 但有正 负 该题中线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时 在位置2的磁通量大小都相等 但磁感线穿入的方向相反 解析答案 图4 例3边长l 10cm的正方形线框有10匝 固定在匀强磁场中 磁场方向与线框平面间的夹角 30 如图4所示 磁感应强度随时间的变化规律为b 2 3t t 求 1 2s末穿过线框的磁通量 解析2s末穿过线框的磁感应强度b2 2 3 2 t 8t 答案4 10 2wb 由 bssin 知2s末穿过线框的磁通量 b2ssin 8 0 1 2 sin30 wb 4 10 2wb 2 第3s内穿过线框的磁通量的变化量 返回 解析第3s内磁感应强度的变化 b 3t 所以 bssin 3 0 1 2 sin30 wb 1 5 10 2wb 图4 答案1 5 10 2wb 解题技巧 解析答案 返回 解题技巧 1 求解磁通量的变化量时要取有效面积 2 磁通量的变化与线圈的匝数无关 3 磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正 负不同 三 产生感应电流的条件 知识梳理 1 导体在磁场中做切割磁感线运动如图5所示 将可移动导体棒ab放置在磁场中 并和电流表组成闭合回路 实验操作及现象如下 答案 图5 无 无 有 答案 2 通过闭合回路的磁场发生变化如图6所示 实验操作及电流计指针的摆动情况如右 图6 不 轻微 较大 轻微 不 较大 最大 较大 不 不 不 不 3 归纳结论 产生感应电流的条件 1 电路 2 如果电路不闭合 不会产生感应电流 但仍会产生感应电动势 就像直流电路一样 电路不闭合 没有电流 但电源仍然存在 闭合 磁通量发生变化 答案 深度思考 在螺线管a 如图7甲所示 中电流随时间变化的图像如图乙所示 则t t0时刻线圈b中有感应电流吗 答案 图7 答案有 虽然此时穿过b的磁通量为0 但磁通量在变化 感应电流的产生取决于 的变化 与 的大小无关 典例精析 例4图中能产生感应电流的是 解析根据产生感应电流的条件 a选项中 电路没有闭合 无感应电流 b选项中 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 c选项中 穿过线圈的磁感线相互抵消 恒为零 无感应电流 d选项中 磁通量不发生变化 无感应电流 b 解析答案 总结提升 返回 总结提升 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 某时刻磁通量虽然是零但是如果在变化仍然可以产生感应电流 返回 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 磁通量的理解 六根绝缘的导线 在同一平面内组成四个相等的正方形 导线中通以大小相等的电流 方向如图8所示 在这个四个正方形区域中 指向纸面内且磁通量最大的区域是 a b c d 图8 解析由于是直线电流的磁场 6支电流在每个区域的磁感线的分布都有区别 只有逐一求出6支电流在每个区域的分磁通量之和 才能进行比较 设每支电流的磁感线穿过相邻区域的有两条 穿过较远区域的有1条 就可以作出穿过各区域的磁感线分布图 如图所示 故本题正确答案为a a 2 电磁感应现象 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 1 2 3 4 解析答案 解析产生感应电流必须满足的条件 电路闭合 穿过闭合电路的磁通量要发生变化 选项a b电路闭合 但磁通量不变 不能产生感应电流 故选项a b不能观察到电流表的变化 选项c满足产生感应电流的条件 也能产生感应电流 但是等我们从一个房间到另一个房间后 电流表中已没有电流 故选项c也不能观察到电流表的变化 选项d满足产生感应电流的条件 能产生感应电流 可以观察到电流表的变化 所以选d 1 2 3 4 答案d 1 2 3 4 3 产生感应电流的判断 多选 如图9所示 竖直放置的长直导线通有恒定电流 有一矩形线框与导线在同一平面内 在下列情况中线框产生感应电流的是 a 导线中的电流变大b 线框向右平