鲁科版选修32 第1章 第1节　磁生电的探索 学案.doc

第1节磁生电的探索学 习 目 标知 识 脉 络1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.2.知道什么是电磁感应现象，理解感应电流产生的条件(重点、难点)3.进一步认识磁通量的概念，能对磁通量的变化进行定性分析和定量计算(难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、电磁感应的探索历程事件意义电生磁1820年，奥斯特发现了电流的磁效应拉开了研究电与磁相互关系的序幕磁生电菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等致力于磁生电的研究科学探索是曲折的，真理追求是执着的1831年，法拉第发现了电磁感应现象揭示了电和磁的内在联系，引领人类进入电气时代二、科学探究感应电流产生的条件1探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图111所示)图111实验操作实验现象(有无电流)分析论证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.探究磁铁在线圈中运动是否产生感应电流(如图112所示)图112实验操作实验现象(有无电流)分析论证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模仿法拉第的实验(如图113所示)图113实验操作实验现象(线圈b中有无电流)分析论证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；线圈b中磁场不变时，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产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流基础自测思考判断1如图114所示：图114把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，首先观察到这个实验现象的物理学家是安培()2“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应()3首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特()4只要闭合线圈内有磁通量，闭合线圈就有感应电流产生()5闭合线圈内有磁场，就有感应电流()6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()合作探究1为什么很多科学家在磁生电的探究中没有获得成功？【提示】很多科学家在实验中没有注意磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律，磁生电是一种在变化、运动过程中才能出现的效应2闭合导体回路在磁场中运动一定产生感应电流吗？【提示】不一定若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，导体回路中就会产生感应电流；若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量不变，导体回路中就没有感应电流合 作 探 究攻 重 难电磁感应的探索历程1奥斯特的“电生磁”电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系奥斯特实验中，通电导线南北方向放置，导线下面的小磁针发生偏转2法拉第的“磁生电”“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的效应，法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体他把这些现象定名为电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流如图115所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象分别是()图115a奥斯特，小磁针的n极转向纸内b法拉第，小磁针的s极转向纸内c库仑，小磁针静止不动d洛伦兹，小磁针的n极转向纸内a首先发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特，根据安培定则可知该导线下方的磁场方向垂直纸面向里，因此小磁针的n极转向纸内，a正确科学探究过程与方法下面的框图可以简要展示法拉第发现电磁感应规律的科学探究过程与方法针对训练1首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是()【导学号：11452001】a安培和法拉第b法拉第和楞次c奥斯特和安培 d奥斯特和法拉第d1820年，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.1831年，英国著名物理学家法拉第发现了电磁感应现象选项d正确21825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，当他把磁铁插入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验，下列说法正确的是()a在科拉顿整个操作过程中，电流计指针不发生偏转b将磁铁插入螺线管瞬间，电流计指针发生偏转，但科拉顿跑到另一房间观察时，电流计指针已不再偏转c科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是当时电流计灵敏度不够d科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是导线过长，电流过小b科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中产生感应电流，电流计指针偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计指针不偏转，但由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察，电流计已不再偏转，所以他观察不到偏转只有b项正确科学探究感应电流产生的条件1感应电流产生的两个条件(1)电路闭合；(2)穿过电路的磁通量发生变化2判断穿过闭合回路的磁通量是否发生变化穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)磁感应强度b不变，线圈面积s发生变化，如闭合电路的一部分导体切割磁感线时(2)线圈面积s不变，磁感应强度b发生变化，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(3)磁感应强度b和线圈面积s同时发生变化，此时可由10计算并判断磁通量是否变化(4)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，如线圈在磁场中转动时(多选)如图116所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行下列情况中能产生感应电流的是()a导线中电流变大b线框向右平动c线框向下平动d线框以ab边为轴转动e线框以直导线为轴转动图116思路点拨：abd讨论是否产生感应电流，需分析通电直导线周围的磁场分布情况，通电直导线周围的磁感线是一系列的同心圆，且离导线越远磁感线越稀疏只要穿过线框的磁通量发生变化，线框中就能产生感应电流因i增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大，穿过线框的磁通量增大，故a正确因离直导线越远，磁感线分布越稀疏(如图甲)，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故b正确由甲图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故c错误线框以ab边为轴转动时，当线框在如图甲所示位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90时，穿过线框的磁通量最小：0，因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化，故d正确对e选项，先画出俯视图(如图乙)，由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数不变，因此无感应电流产生，故e错误判断是否产生感应电流的方法判断一个回路中是否产生感应电流，可以用以下方法：(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如何也不会产生感应电流(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角(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针对训练3在如图所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是()da选项中因为线圈平面平行于磁感线，在以oo为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生；b选项中，线圈平面也与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；c选项中尽管线圈在转动，但b与s都不变，b又垂直于s，所以bs始终不变，线圈中无感应电流；而d选项，图示状态0，当转过90时bs，所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流4(多选)匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直；导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd，这两个导体棒的运动速度分别为v1、v2，如图117所示，则下列四种情况，ab棒中有感应电流通过的是()【导学号：11452002】图117av1v2bv1v2cv1v2 dv1v2abc题中导轨位于匀强磁场中，只要满足v1v2，回路的面积发生变化，从而磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生当 堂 达 标固 双 基1下列现象中，属于电磁感应现象的是()a接入电路后的电流表指针发生了偏转b变化的磁场使闭合电路产生感应电流c插入通电螺线管中的软铁棒被磁化d接通电源后的电铃不断发出响声ba中表针偏转是靠磁场对电流的作用，a错；b中变化的磁场引起闭合回路磁通量的变化，产生感应电流，属于电磁感应现象，b对；c中软铁棒被磁化是磁现象，c错；通电的电铃不断发出铃声是利用了电流的磁效应，d错2用导线将灵敏电流表与金属棒连接成一个磁生电的实验电路，如图118所示，则下列哪种操作能使指针偏转()【导学号：11452003】图118a使导体ab向左(或向右)移动b使导体ab向上(或向下)移动c使导体ab沿ab的方向移动d使导体ab沿ba的方向移动a要使闭合回路中产生感应电流，导体棒需切割磁感线，选项b、c、d中导体棒在磁场中运动，但没有切割磁感线，均错误3(多选)如图119所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，另一半在匀强磁场外，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是()图119a将线圈向左平移一小段距离b将线圈向上平移c以ab边为轴转动(小于60)d以ad边为轴转动(小于90)acd线圈左右移动时，线圈在匀强磁场中的面积发生变化，故有感应电流产生上下移动线圈时，b与s均未发生变化，故无感应电流产生若以ab边为轴转动，b与s的夹角发生变化，同样以ad边为轴转动时，b与s的夹角发生变化引起磁通量的变化，产生感应电流故选项a、c、d正确4如图1110所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是()【导学号：11452004