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

第1讲划时代的发现第2讲探究感应电流的产生条件 目标定位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 预习导学梳理 识记 点拨 一 奥斯特梦圆 电生磁 1820年 丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针发生偏转 这种作用称为电流的 二 法拉第心系 磁生电 1831年英国科学家发现了磁生电的基本原理 变化的电流 运动的恒定电流 运动的磁铁 它们都能引起电流的产生 我们把这些现象称为 产生的电流叫做感应电流 磁效应 法拉第 变化的磁场 在磁场中运 动的导体 电磁感应 三 探究感应电流的产生条件1 导体棒在磁场中运动是否产生电流如图1所示 将可移动导体ab放置在磁场中 并和电流表组成闭合回路 实验 1 操作及现象如下 图1 无 无 有 2 磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图2所示 将螺线管与电流表组成闭合回路 把条形磁铁插入或抽出螺线管 实验 2 操作及现象如下 图2 有 无 有 有 无 有 3 模拟法拉第的实验如图3所示 线圈a通过滑动变阻器和开关连接到电源上 线圈b的两端连到电流表上 把线圈a装在线圈b的里面 实验 3 操作及现象如下 图3 有 有 无 有 想一想1 从磁通量的角度思考以上几个产生感应电流的实例 1 实验 1 中引起感应电流的原因是什么 答案 2 实验 2 中引起感应电流的原因是什么 答案 面积变化引起磁通量的变化 磁场变化引起磁通量的变化 3 实验 3 中 线圈没有动 回路也没有动 引起感应电流的原因是什么 将实验 3 和实验 2 比较 实验 3 中的螺线管a的作用是什么 答案电流引起的磁场变化引起磁通量的变化 等效磁铁 4 产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关 答案磁通量的变化 4 归纳结论产生感应电流的条件 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 闭合导体回路中就有感应电流 想一想2 哪些情况可以引起磁通量 的变化 答案磁通量的变化有三种情况 由 bs可知 一种是磁感应强度b不变 有效面积s变化 另一种是磁感应强度b变化 有效面积s不变 还有一种是磁感应强度b和有效面积s同时发生变化 课堂讲义理解 深化 探究 一 磁通量的理解及变化分析1 磁通量的计算 1 b与s垂直时 bs s为线圈的有效面积 如图4 a 所示 2 b与s不垂直时 bs b s s 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积 b 为b在垂直于s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 反方向的磁通量为负 求其代数和 如图 d 所示 图4 2 磁通量是标量 但有正负 其正负表示与规定的穿入方向相同或相反 穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和 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 有效面积s发生变化 如图5 a 所示 2 有效面积s不变 磁感应强度b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 图5 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 即指不同方向的磁感线的条数差 图6 例1如图6所示 一根条形磁铁穿过一个弹性线圈 将线圈面积拉大 放手后穿过线圈的 a 磁通量减少且合磁通量向左b 磁通量增加且合磁通量向左c 磁通量减少且合磁通量向右d 磁通量增加且合磁通量向右 解析放手后线圈的面积将减小 由条形磁铁磁感线分布特点可知 当弹簧线圈面积减小时 条形磁铁外部的磁通量减少 条形磁铁内部的磁通量未发生变化 合磁通量增加 且合磁通量向左 b 例2匀强磁场的磁感应强度b 0 8t 矩形线圈abcd的面积s 0 5m2 共10匝 开始时b与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中 如图7所示 求 图7 1 当线圈绕ab边转过60 时 线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量 答案0 2wb0 2 当线圈绕dc边转过60 时 线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量 答案0 0 2wb 图8 针对训练如图8所示 线框与通电直导线均位于水平面内 当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动逐渐移动到虚线位置 穿过线框的磁通量如何变化 答案线框水平平动 可分为三个阶段 第一阶段 从实线位置开始运动至bc边到达直导线位置 穿过线框的磁通量逐渐增大 第二阶段 从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止 由于向外的磁感线逐渐减少 向里的磁感线逐渐增多 所以穿过线框的总磁通量先减少 当ab dc两边中点连线与直导线重合时 磁通量为零 后增大 第三阶段 从ad边离开直导线向右运动至线框抵达虚线位置为止 穿过线框的磁通量逐渐减少 二 产生感应电流的判断1 产生条件 1 电路闭合 2 磁通量发生变化 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 2 注意事项 1 注意磁感线的反穿情况 磁通量指的是穿过某一面的磁感线的 净 条数 2 磁通量是指穿过某一面的合磁通量 例3下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 答案b 对点练习巩固 应用 反馈 磁通量1 如图9所示 矩形线框abcd放置在水平面内 磁场方向与水平方向成 角 已知sin 回路面积为s 磁感应强度为b 则通过线框的磁通量为 图9 解析根据磁通量的定义可得通过线框的磁通量 bssin 代入解得 bs 所以b选项正确 答案b 磁通量的变化2 恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈 线圈平面垂直于磁场方向 当线圈在此磁场中做下列哪种运动时 穿过线圈的磁通量发生了变化 a 线圈沿自身所在的平面做匀速运动b 线圈沿自身所在的平面做加速运动c 线圈绕任一直径做匀速转动d 线圈绕任一直径做变速转动 解析只要线圈沿自身所在平面做运动 线圈在垂直磁场方向上的投影面积就不发生变化 即磁通量不发生变化 a b选项错 而c d中线圈在垂直磁场方向上的投影面积会发生变化 导致磁通量变化 答案cd 产生感应电流的判断3 如图10所示 l为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 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 图10 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 答案d 4 如图11所示 在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈 位于磁铁正中央上方 下列情况中能使线圈中产生感应电流的是 图11 a 将磁铁在纸面内向上平移b 将磁铁在纸面内向右平移c 将磁铁绕垂直纸面的轴转动d 将磁铁的n极转向纸外 s极转向纸内 解析磁铁在线圈所处位