高中物理 4.14.2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修32.ppt

1 知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史 体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神 2 通过实验 探究和理解产生感应电流的条件 3 能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生 读教材 填要点 1 奥斯特梦圆 电生磁 电流的磁效应显示了载流导体对的作用力 揭示了与之间存在的某种联系 在奥斯特实验中 通电导线必须放置 导线下面的小磁针才发生偏转 磁针 电现象 磁现象 南北方向 2 法拉第心系 磁生电 1 磁生电 的发现 1831年 英国物理学家法拉第发现了现象 2 法拉第把引起感应电流的原因概括为五类 变化的电流 变化的磁场 运动的恒定电流 运动的磁场 在磁场中运动的导体 电磁感应 3 电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善 宣告了作为一门统一学科的诞生 3 探究感应电流的产生条件 1 探究导体棒在磁场中运动是否产生电流 如图4 1 1所示 图4 1 1 电磁学 变化 不变 2 探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流 如图4 1 2所示 图4 1 2 变化 不变 3 模仿法拉第的实验 如图4 1 3所示 图4 1 3 变化 不变 4 归纳结论 只要穿过导体回路的发生变化 闭合导体回路中就有感应电流 闭合 磁通量 试身手 夯基础 1 发电的基本原理之一是电磁感应 发现电磁感应现象的科学家是 a 安培b 奥斯特c 法拉第d 麦克斯韦答案 c 2 某学生做观察电磁感应现象的实验 将电流表 线圈a和b 蓄电池 开关用导线连接成如图4 1 4所示的实验电路 当它接通 断开开关时 图4 1 4电流表的指针都没有偏转 其原因是 a 线圈a和b之间是绝缘的 b线圈所在回路中没有电源 所以b中不可能产生电流b 线圈b中没有磁场c 通过线圈a的电流是恒定的 穿过线圈b的磁通量不发生变化d 电流可以产生磁场 但磁场却不能产生电流 解析 由条件可知线圈a中电流不变 产生的磁场也恒定 所以穿过线圈b的磁通量始终不发生变化 因此不论开关是断开还是闭合 线圈b中均不会产生感应电流 电流表的指针也不会发生偏转 因此正确选项是c 答案 c 3 有一正方形闭合线圈 在足够大的匀强磁场中运动 图4 1 5中能产生感应电流的是 图4 1 5 解析 b c d中线圈均在切割磁感线 a中线圈不切割磁感线 所以a中线圈没有感应电流产生 即使切割了磁感线 也不能保证就能产生感应电流 比如b和c中的线圈竖直边切割了磁感线 但闭合线圈的磁通量没有发生变化 故b c中的线圈也没有感应电流产生 答案 d 4 如图4 1 6所示 一有限范围的匀强磁场宽度为d 若使一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域 已知d l 则导线框通过磁场的过程中 图4 1 6导线框中无感应电流的时间等于 解析 根据产生感应电流的条件可知 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 回路中就有感应电流 因此导线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流 当导线框全部处于磁场中时 穿过导线框的磁通量不发生变化 没有感应电流产生 根据几何关系易知c选项正确 答案 c 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 图4 1 7 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4 1 7所示 bssin 3 某面积内有不同方向的磁场时 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 4 线圈为多匝时 磁通量计算不受影响 因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响 1 如图4 1 8所示 一矩形线圈abcd的面积s为1 10 2m2 它与匀强磁场方向之间的夹角 为30 穿过线圈的磁通量 为1 10 3wb 则 图4 1 8 1 磁场的磁感应强度b为多大 2 若线圈以ab边为轴翻转180 求此过程穿过线圈的磁通量的变化大小 为多少 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 磁通量 bs中的s应为线圈垂直于b的面积 2 穿过线圈的磁通量有正 负之分 答案 1 0 2t 2 2 10 3wb 计算磁通量的变化量时 首先要明确引起磁通量变化的原因 然后再进行计算 通常有以下几种情况 1 b不变 s变 则 b s 2 b变化 s不变 则 b s 3 b变 s也变 则 b2s2 b1s1 4 b不变 s不变 变化 则 bs sin 2 sin 1 穿过闭合电路的磁通量发生变化 大致有以下几种情况 a 磁感应强度b不变 线圈面积s发生变化 例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时 b 线圈面积s不变 磁感应强度b发生变化 例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生 而螺线管中的电流变化时 c 磁感应强度b和回路面积s同时发生变化 此时可由 1 0计算并判断磁通量是否变化 d 线圈面积s不变 磁感应强度b也不变 但二者之间夹角发生变化 例如线圈在磁场中转动时 3 磁通量的变化量 与磁通量 意义不同 大小也没有必然的联系 感应电流的产生与 无关 只取决于 的变化 即与 有关 名师点睛 磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小 所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时 可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化 2 如图4 1 9所示 导线ab和cd互相平行 则下列四种情况中 导线cd中无电流的是 a 开关s闭合或断开的瞬间图4 1 9b 开关s是闭合的 但滑动触头向左滑c 开关s是闭合的 但滑动触头向右滑d 开关s始终闭合 滑动触头不动 思路点拨 解答本题时可按以下思路进行 解析 如果导线cd中无电流产生 则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化 也就说明通过导线ab段的电流没有发生变化 显然 开关s闭合或断开的瞬间 开关s闭合但滑动触头向左滑的过程 开关s闭合但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化 使cd回路中磁通量变化 在cd导线中产生感应电流 因此本题的正确选项应为d 答案 d 穿过某一闭合回路的磁通量发生变化的原因主要有两个 1 磁感应强度变化 2 闭合回路的面积变化或闭合回路的面积在垂直磁场方向上的投影发生变化 1 能够产生感应电流的现象叫做电磁感应 2 产生感应电流的条