2019_2020学年高中物理第1章电磁感应第1节电磁感应现象第2节产生感应电流的条件学案粤教版.docx

第一节 电磁感应现象 第二节 产生感应电流的条件学习目标1.了解电磁感应现象及相关的物理学史.2.通过实验探究产生感应电流的条件(重点、难点)3.能正确分析磁通量的变化情况(重点)4.能运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生(重点、难点)一、电磁感应现象1“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应2“磁生电”的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象3法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化着的电流；(2)变化着的磁场；(3)运动的恒定电流；(4)运动的磁铁；(5)在磁场中运动的导体4电磁感应现象法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象，产生的电流叫作感应电流5发现电磁感应现象的意义使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代二、产生感应电流的条件1利用导体棒在磁场中运动探究(如图所示)实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论导体棒静止无闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有2.利用条形磁铁在螺线管中运动探究(如图所示)实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论N极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3.利用通电螺线管的磁场探究(如图所示)实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验探究结论开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器的滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有4.感应电流产生的条件不论何种原因，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1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特()(2)只要闭合线圈内有磁通量，闭合线圈就有感应电流产生()(3)闭合线圈内有磁场，就有感应电流()(4)只要磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流()(5)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定会有感应电流()2下列实验现象，属于电磁感应现象的是()A.导线通电后，其下方的小磁针偏转B.通电导线AB在磁场中运动C.D.通电线圈在磁场中转动C小磁针在磁场作用下运动，说明了电流的磁效应，故A错误；通电导线在磁场中受到磁场力而运动，说明磁场对通电导线有力的作用，由图示可知，B、D只能说明磁场对通电导线有力的作用，故B、D错误；导体棒切割磁感线产生感应电流的现象是电磁感应现象，由图示可知，C是电磁感应现象，故C正确3(多选)下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是 ()ABCDBCA中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流B中线框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流D中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流，故选B、C.磁通量及其变化量1匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：BS，B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的有效面积(2)B与S不垂直时：BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则BS，如图所示，BSsin .(3)实例：甲乙如图甲所示，两个环a和b，其面积Sab.如图乙所示，BS中的S应指闭合回路中处于磁场中的那部分有效面积S2.2磁通量变化量的计算(1)磁感应强度B变化，有效面积S不变，则BS.(2)磁感应强度B不变，有效面积S变化，则BS.(3)磁感应强度B和有效面积S同时发生变化，则21.3引起磁通量变化的原因(1)面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量发生变化(2)面积S变化，磁感应强度B不发生变化，则磁通量发生变化(3)线圈平面和磁场方向的夹角发生变化，则磁通量发生变化【例1】如图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？思路点拨：利用正方形与圆形周长相等求出圆半径利用BS分别求正方形和圆形线圈的磁通量，再利用|21|计算解析线圈横截面为正方形时的面积S1L2(0.20)2 m24.0102 m2穿过线圈的磁通量1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb横截面形状为圆形时，其半径r横截面积大小S22 m2穿过线圈的磁通量2BS20.50 Wb2.55102 Wb所以，磁通量的变化21(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb.答案5.5103 Wb公式BS的计算要注意的两个问题(1)S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求、时，不必考虑线圈匝数n.训练角度1：和的定性分析1如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1S2S3，且“3”线圈在磁铁的正中间设各线圈中的磁通量依次为1、2、3，则它们的大小关系是()A123B123C123 D123C所有磁感线都会经过磁体内部，穿过线圈内外的磁场方向相反，所以线圈面积越大则抵消的磁场越大，则12，选C.训练角度2：和的定量计算2如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.在纸面内先后放不同的圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝(1)在磁感应强度B减小为0.4 T的过程中，线圈A和B中磁通量变化量的大小分别为多少？(2)当磁感应强度维持0.8 T不变而方向转过30，在此过程中线圈C中磁通量变化量的大小为多少？解析(1)对A线圈：1B1R2，2B2R2，磁通量变化量的大小A|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.3104 Wb对B线圈：磁通量变化量的大小B|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.3104 Wb.(2)对C线圈：1Br2磁场方向转过30时，2Br2cos 30磁通量变化量的大小C|21|Br2(1cos 30)0.83.14(5103)2(10.866) Wb8.4106 Wb.答案(1)1.3104 Wb1.3104 Wb(2)8.4106 Wb感应电流有无的判断1感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化2判断感应电流有无的方法：(1)明确电路是否为闭合电路(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化3与意义不同，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【例2】如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO，下列关于线圈中产生感应电流的说法中，正确的是()A当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO轴转动时，线圈中产生感应电流思路点拨：解答本题应把握以下两点：条形磁铁周围的磁感线特点穿过线圈的磁通量与磁铁内、外的磁感线都有关D由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对“三看”巧判是否产生感应电流(1)看回路是否闭合：如果回路不闭合时，无论如何都不会产生感应电流(2)看磁场方向与闭合回路平面之间的关系：即磁场的方向与闭合回路平面是垂直、平行还是成某一夹角(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化：若变化则产生感应电流，否则不产生感应电流3下列情况能产生感应电流的是()A如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动时C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时 D感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，首先是电路要闭合，再一个就是闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路部分导体做切割磁感线运动，所以D正确课 堂 小 结知 识 脉 络1.奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象2磁通量的大小及其变化量大小与线圈的匝数大小无关3感应电流存在的条件：闭合电路，回路磁通量发生变化，且两个条件必须同时满足.1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闭合正方形线圈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C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。2.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A11B12C14 D41A根据BS，S为与磁场垂直的有效面积，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比ab11，选项A正确3磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化分别为1和2，则()A12 B12C12 D无法确定C第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，1为前后两位置磁通量的绝对值之差第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，2为前后两位置磁通量的绝对值之和。故12，选项C正确4(多选)下图中能产生感应电流的是()ABCDBD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