粤教版选修32 第一章 第一～二节 电磁感应现象　产生感应电流的条件 课件（40张）.pptx

第一章电磁感应 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 理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件 2 会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验 3 了解磁通量的定义及变化 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电磁感应的发现 1 在一次讲演中 奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针 当接通电源时小磁针为什么转动 电流的周围产生磁场 小磁针受到磁场力的作用而转动 答案 2 法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上 一个线圈接到电源上 另一个线圈接入 电流表 在给一个线圈通电或断电的瞬间 观察电流表 会看到什么现象 说明了什么 电流表的指针发生摆动 说明另一个线圈中产生了电流 答案 电流的磁效应及电磁感应现象的发现 1 丹麦物理学家发现载流导体能使小磁针转动 这种作用称为电流的磁效应 揭示了现象与现象之间存在密切联系 2 英国物理学家发现了电磁感应现象 即由磁生电的现象 他把这种现象命名为 产生的电流叫做 奥斯特 磁 法拉第 电磁感应 感应电流 电 判断下列说法的正误 1 若把导线东西放置 当接通电源时 导线下面的小磁针一定会发生转动 2 奥斯特发现了电流的磁效应 法拉第发现了电磁感应现象 3 小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象 4 通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应 二 磁通量及其变化 如图1所示 闭合导线框架的面积为s 匀强磁场的磁感应强度为b bs0 1 分别求出b s 图示位置 和b s 线框绕oo 转90 时 穿过闭合导线框架平面的磁通量 图1 答案 2 由图示位置绕oo 转过60 时 穿过框架平面的磁通量为多少 这个过程中磁通量变化了多少 bs减少了bs 答案 图1 磁通量的定义及公式 1 定义 闭合回路的面积与 穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量 2 公式 其中的s应为平面在上的投影面积 大小与线圈的匝数关 填 有 或 无 bs 垂直于磁场方向 无 2 1 垂直 判断下列说法的正误 1 磁感应强度越大 线圈面积越大 则磁通量越大 2 穿过线圈的磁通量为零 但磁感应强度不一定为零 3 磁通量发生变化 一定是磁场发生变化引起的 4 利用公式 bs 可计算任何磁场中某个面的磁通量 三 产生感应电流的条件 1 利用蹄形磁铁的磁场如图2所示 导体ab做切割磁感线运动时 线路中电流产生 而导体ab顺着磁感线运动时 线路中电流产生 填 有 或 无 图2 无 有 2 利用条形磁铁的磁场如图3所示 当条形磁铁插入或拔出线圈时 线圈中电流产生 当条形磁铁在线圈中静止不动时 线圈中电流产生 填 有 或 无 图3 无 有 3 利用通电螺线管的磁场如图4所示 将小螺线管a插入大螺线管b中不动 当开关s闭合或断开时 电流表中电流通过 若开关s一直闭合 当改变滑动变阻器的阻值时 电流表中电流通过 而开关一直闭合 滑动变阻器的滑动触头不动时 电流表中电流通过 填 有 或 无 图4 无 有 有 产生感应电流的条件是 只要使穿过电路的 闭合电路中就有感应电流产生 闭合 磁通量发生变化 判断下列说法的正误 1 只要闭合电路内有磁通量 闭合电路中就有感应电流产生 2 穿过螺线管的磁通量发生变化时 螺线管内部就一定有感应电流产生 3 穿过闭合线圈的磁通量变化时 线圈中有感应电流 4 闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动 必然产生感应电流 2 题型探究 一 磁通量 的理解与计算 1 匀强磁场中磁通量的计算 1 b与s垂直时 bs 2 b与s不垂直时 b s b 为b垂直于线圈平面的分量 如图5甲所示 b s bsin s 也可以 bs s 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积 如图乙所示 bs bscos 图5 2 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6 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6 例1如图7所示 有一垂直纸面向里的匀强磁场 b 0 8t 磁场有明显的圆形边界 圆心为o 半径为1cm 现于纸面内先后放上圆线圈a b c 圆心均处于o处 线圈a的半径为1cm 10匝 线圈b的半径为2cm 1匝 线圈c的半径为0 5cm 1匝 问 1 在b减为0 4t的过程中 线圈a和线圈b中的磁通量变化了多少 图7 答案 解析 a b线圈的磁通量均减少了1 256 10 4wb a b线圈中的磁通量始终一样 故它们的变化量也一样 b2 b r2 1 256 10 4wb即a b线圈中的磁通量都减少了1 256 10 4wb 2 在磁场转过90 角的过程中 线圈c中的磁通量变化了多少 转过180 角呢 答案 解析 减少了6 28 10 5wb减少了1 256 10 4wb 图7 对线圈c 1 b r 2 6 28 10 5wb当转过90 时 2 0 故 1 2 1 0 6 28 10 5wb 6 28 10 5wb当转过180 时 磁感线从另一侧穿过线圈 若取 1为正 则 3为负 有 3 b r 2 故 2 3 1 2b r 2 1 256 10 4wb 1 磁通量与线圈匝数无关 2 磁通量是标量 但有正 负 其正 负分别表示与规定的穿入方向相同 相反 针对训练1磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量 如图8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 图8 答案 二 感应电流产生条件的理解及应用 1 感应电流产生条件的理解不论什么情况 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 注意区别 与 感应电流的产生与 无关 只取决于 的变化 即与 有关 与 的大小没有必然的联系 例2如图所示 用导线做成圆形或正方形回路 这些回路与一直导线构成几种位置组合 彼此绝缘 下列组合中 切断直导线中的电流时 闭合回路中会有感应电流产生的是 答案 解析 利用安培定则判断直线电流产生的磁场 其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆 即磁感线所在平面均垂直于导线 且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强 远离直导线处磁场弱 所以 a中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示 其有效磁通量为 a 出 进 0 且始终为0 即使切断导线中的电流 a也始终为0 a中不可能产生感应电流 b中线圈平面与导线的磁场平行 穿过b中线圈的磁通量也始终为0 b中也不能产生感应电流 c中穿过线圈的磁通量如图乙所示 进 出 即 c 0 当切断导线中电流后 经过一定时间 穿过线圈的磁通量减小为0 所以c中有感应电流产生 d中线圈的磁通量如图丙所示 切断导线中的电流 d也始终为0 d中不可能产生感应电流 针对训练2 多选 如图9所示装置 在下列各种情况中 能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈a中产生感应电流的是a 开关s闭合的瞬间b 开关s闭合后 电路中电流稳定时c 开关s闭合后 滑动变阻器触头滑动的瞬间d 开关s断开的瞬间 图9 答案 例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动 线圈中有感应电流的是 答案 解析 在选项b c中 线圈中的磁通量始终为零 不产生感应电流 选项d中磁通量始终最大 保持不变 也没有感应电流 选项a中 在线圈转动过程中 磁通量做周期性变化 产生感应电流 故a正确 判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意 1 导体是否将磁感线 割断 如果没有 割断 就不能说切割 如例3中 a图是真 切割 b c图中没有切断 是假 切割 2 是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动 如例3d图中ad bc边都切割磁感线 由切割不容易判断 则要回归到磁通量是否变化上去 达标检测 3 1 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 答案 解析 1 2 3 4 电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化 同时满足这两个条件 电路中才会产生感应电流 本题中的a b选项都不会使得电路中的磁通量发生变化 并不满足产生感应电流的条件 故都不正确 c选项中磁铁插入线圈时 虽有短暂电流产生 但未能及时观察 c项错误 在给线圈通电 断电瞬间 会引起闭合电路磁通量发生变化 产生感应电流 因此d项正确 2 如图10所示 a b是两个同平面 同心放置的金属圆环 条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直 则穿过两圆环的磁通量 a b的大小关系为a a bb a bc a bd 不能比较 1 2 3 4 答案 解析 图10 1 2 3 4 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是 磁铁内外磁感线的条数相同 磁铁内外磁感线的方向相反 磁铁外部磁感线的分布是两端密 中间疏 两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时 通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示 穿过该圆环的磁通量 进 出 由于两圆环面积sa sb 两圆环的 进相同 而 出a 出b 所以穿过两圆环的有效磁通量 a b 故a正确 3 多选 下图中能产生感应电流的是 答案 解析 1 2 3 4 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 磁通量发生变化 有感应电流 4 多选 如图11所示 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直 且一半在磁场内 一半在磁场外 若要使线框中产生感应电流 下列办法中可行的是a 将线框向左拉出磁场b 以ab边为轴转动c 以ad边为轴转动 小于60 d 以bc边为轴转动 小于60 答案 解析 图11 1 2 3 4 将线框向左拉出磁场的过程中 线框的bc部分切割磁感线 或者说穿过线框的磁通量减少 所以线框中将产生感应电流 当线