鲁科版选修32 1.1 磁生电的探索 课件（42张）.ppt

第1章 电磁感应 第1讲磁生电的探索 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 一 电磁感应的探索历程1 电生磁 1820年 丹麦物理学家发现了电流的磁效应 2 磁生电 1821年 开始了磁生电的研究 1831年 他终于悟出了磁生电的基本原理 进一步揭示了的内在联系 奥斯特 法拉第 电和磁 二 科学探究 感应电流产生的条件1 导体棒在磁场中运动如图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 实验操作及现象如下 图1 无 无 有 磁通量发生变化 2 磁铁在螺线管中运动如图2所示 将螺线管与电流表组成闭合回路 把条形磁铁插入或拔出螺线管 实验操作及现象如下 图2 有 无 有 有 无 有 磁通量发生变化 3 如图3所示 线圈a通过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 实验操作及现象如下 图3 有 有 无 有 磁通量发生变化 想一想1 思考以上几个产生感应电流的实例 1 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 答案等效磁铁 2 产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关 答案磁通量以及磁通量的变化 想一想2 哪些情况可以引起磁通量 的变化 答案由 bs可知 磁通量的变化有三种情况 磁感应强度b不变 有效面积s变化 磁感应强度b变化 有效面积s不变 磁感应强度b和有效面积s同时发生变化 4 实验结论 只要穿过闭合电路的 闭合电路中就有感应电流产生 5 因磁通量的变化产生电流的现象叫 所产生的电流叫做 磁通量发生变化 电磁感应 感应电流 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 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 磁通量变化的四种情况 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 例1如图5所示 虚线框内有匀强磁场 a b为垂直磁场放置的两个圆环 分别用 a和 b表示穿过两个圆环的磁通量 则下列表述正确的是 a a bb a bc a bd 无法确定 图5 解析本题利用公式 bs进行计算 在计算时注意s为垂直磁场方向所围磁场的有效面积 不一定是线圈的面积 同时注意磁通量与线圈的匝数无关 由于磁场在圆环a b中的面积相等 所以穿过两个圆环的磁通量是相等的 则 a b b正确 故选b 答案b 例2如图6所示 有一个垂直纸面向里的有界匀强磁场 b1 0 8t 磁场的边界为圆形 圆心为o 半径为1cm 现于纸面内先后放上三个圆线圈 圆心均在o处 a线圈半径为1cm 10匝 b线圈半径为2cm 1匝 c线圈半径为0 5cm 1匝 求 1 在b1减至0 4t的过程中 a和b中磁通量各改变了多少 2 在磁场转过30 角的过程中 c中磁通量改变了多少 图6 针对训练1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水平移动 逐渐移动到虚线位置 穿过线框的磁通量如何变化 图8 解析直线电流i产生的磁场的磁感线的形状是以导线上的点为圆心的在竖直平面内的一组组同心圆 在电流i的右边磁感线的方向垂直水平面向里 在电流i的左边磁感线的方向垂直水平面向外 磁感线的疏密分布是越靠近导线磁感线越密 离导线越远磁感线越稀疏 答案线框的水平移动 可分为三个阶段 第一阶段 从实线位置开始至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开始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 如果回路不闭合 不会产生感应电流 但仍会产生感应电动势 就好比直流电路一样 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面的磁感线的 净 条数 2 磁通量是指穿过某面的合磁通量 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中 电路没闭合 无感应电流 b中 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 c中 穿过线圈的磁感线相互抵消 恒为零 无感应电流 d中 磁通量不发生变化 无感应电流 答案b 针对训练2在一长直导线中通以如图9所示的恒定电流时 套在长直导线上的闭合线环 环面与导线垂直 长直导线通过环的中心 当发生以下变化时 肯定能产生感应电流的是 a 保持电流不变 使导线环上下移动b 保持导线环不变 使长直导线中的电流增大或减小c 保持电流不变 使导线在竖直平面内顺时针 或逆时针 转动d 保持电流不变 环在与导线垂直的水平面内左右水平移动 图9 解析产生感应电流的条件是磁通量发生改变 题图所示位置环中没有磁通量 a b d没有使磁通量发生改变 所以都错 只有c在转动中使得环中磁通量发生改变 选c 答案c 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 cd 产生感应电流的条件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 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 不发生变化 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 答案a 4 如图9 a b两回路中各有一开关s1 s2 且回路a中接有电源 回路b中接有灵敏电流计 下列操作及相应的结果可能实现的是 图9 a 先闭合s2 后闭合s1的瞬间 电流计指针偏转b s1 s2闭合后 再断开s2的瞬间 电流计指针偏转c 先闭合s1 后闭合s2的瞬间 电流计指针偏转d s1 s2闭合后 再断开s1的瞬间