划时代的发现与探究电磁感应产生的条件-教案3ppt课件.ppt

第四章电磁感应 本章以电场及磁场等知识为基础 通过实验总结了产生感应电流的条件和判断感应电流方向的一般方法 楞次定律 给出了确定感应电动势大小的一般规律 法拉第电磁感应定律 楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据 感生电动势和动生电动势使我们认识到磁生电的本质 互感和自感及涡流则是几种特殊的电磁感应现象 电磁感应的规律 楞次定律和法拉第电磁感应定律及其应用是中学物理的主干知识之一 是历年高考必考的内容 考查频率较高的知识点有感应电流产生的条件 感应电流的方向判定及导体切割磁感线产生感应电动势的计算 且以电磁学和电路的综合型题目较多 另外 自感现象及有关的图象问题 也常出现在考题中 因此 在本章的学习中应理解并熟记产生感应电动势和感应电流的条件 会灵活地运用楞次定律判断各种情况下感应电动势或感应电流的方向 能准确地计算各种情况下感应电动势的大小 并能熟练地利用题中图象处理相关的电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中相应的物理量的变化规律 第一节划时代的发现 第二节探究感应电流的产生条件 学习目标 1 了解电磁的相关物理学史及电磁感应现象的发现过程 知道电磁感应现象和感应电流 2 明确感应电流产生条件的实验探究过程 知道发现 磁生电 的意义和价值 3 理解感应电流的产生条件 并能应用这一条件分析和解决实际问题 4 理解磁通量的概念 掌握其计算方法 会分析判断通过电路的磁通量的变化情况 重点难点 1 设计探究 磁生电 的实验方案 2 理解产生感应电流的条件 3 判断磁通量的改变及计算 易错问题 1 不能正确确定磁通量的变化 2 错误地认为切割磁感线就能产生感应电流 一 电磁感应的探索历程1 奥斯特的 电生磁 1820年 丹麦物理学家发现了电流的磁效应 2 法拉第的 磁生电 1831年 英国物理学家发现了电磁感应现象 基础知识梳理 奥斯特 法拉第 二 探究感应电流的产生条件1 实验探究探究1 导体棒在磁场中运动是否产生电流 图4 1 1 如图4 1 1所示 将导轨 可移动导体AB放置在磁场中 并和电流计组成闭合回路 把实验现象记录在下表中 无 有 无 探究2 磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图4 1 2所示 将螺线管与电流计组成闭合回路 把条形磁铁插入或拔出螺线管 实验现象如下 图4 1 2 有 无 有 有 有 无 探究3 模拟法拉第的实验如图4 1 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 实验现象如下 图4 1 3 有 有 有 无 2 分析论证探究实验1中 磁场的强弱不变 但是导体棒切割磁感线运动使闭合电路包围的面积在 探究实验2中 将磁铁插入或抽出时 线圈中磁场发生 变化 变化 探究实验3中 将开关闭合或断开及改变滑动变阻器的滑片的位置 使A中电流变化时 电流产生的磁场也在 通过B线圈的磁场强弱也在 3 实验结论只要穿过电路的磁通量 闭合电路中就有感应电流产生 变化 变化 闭合 发生变化 一 磁通量及变化量的计算1 磁通量的计算 1 B与S垂直时 B S B指匀强磁场的磁感应强度 S为线圈的面积 2 B与S不垂直时 B S S 为线圈在垂直磁场方向上的有效面积 在应用时可将S分解到与B垂直的方向上 如图4 1 4所示 B Ssin 核心要点突破 图4 1 4 3 磁通量是有正 负的标量 当磁感线从线圈平面的不同侧穿过时 磁通量分别取正号 负号 总磁通量为两者的代数和 4 多匝线圈的磁通量问题 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 2 1也不受线圈匝数的影响 所以 直接用公式求 时 不必去考虑线圈匝数n B与S垂直时 在 B S中 S为线圈在B中的有效面积 如图4 1 5 若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直 面积分别为S1和S2 且S1 S2 但磁场区域恰好只有ABCD那么大 穿过S1和S2的磁通量是相同的 因此 B S中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分 有效面积 图4 1 5 2 磁通量变化的计算 1 磁感应强度B不变 有效面积S变化时 则 1 0 B S 2 磁感应强度B变化 磁感线穿过的有效面积S不变时 则穿过回路的磁通量的变化量是 1 0 B S 3 磁感应强度B和回路面积S同时变化时 则 1 0 B1S1 B0S0 而不等于 B S 二 如何判断感应电流的有无 1 感应电流产生的必要条件 1 电路必须是闭合电路 2 穿过回路的磁通量发生变化 2 分析是否产生感应电流 关键是分析穿过闭合电路的磁通量是否变化 使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 闭合电路的有效面积S发生变化 2 闭合电路的有效面积S不变 磁感应强度B发生变化 3 闭合电路的有效面积及磁感应强度B均变化 当闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时 并非一定产生感应电流 电路中是否产生感应电流 取决于穿过回路的磁通量是否变化 在图4 1 6中 若回路面积从S0 8m2变到St 18m2 磁感应强度B同时从B0 0 1T方向垂直纸面向里变到Bt 0 8T方向垂直纸面向外 则回路中的磁通量的变化量为 课堂互动讲练 图4 1 6 A 7WbB 13 6WbC 15 2WbD 20 6Wb 解析 因为B S都变化 所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量 取后来的磁通量为正 t 0 BtSt B0S0 0 8 18Wb 0 1 8 Wb 15 2Wb 故C对 答案 C 点评 1 B S均变化时 不能用 B S计算 2 磁通量是有正 负的标量 1 如图4 1 7所示 P为一个闭合的金属弹簧圆圈 在它的中间插有一根条形磁铁 现用力从四周拉弹簧圆圈 使圆圈的面积增大 则穿过弹簧圆圈的磁通量将如何变化 图4 1 7 解析 条形磁铁磁感线的分布如图所示 从上向下看 磁通量是穿过一个面的磁感线的多少 由于进去和出来的磁感线要抵消一部分 当弹簧圆圈的面积扩大时 进去的磁感线条数增加 而出来的磁感线条数是一定的 故穿过这个弹簧圆圈的磁通量减小 答案 减小 有一正方形闭合线圈 在足够大的匀强磁场中运动 图4 1 8中能产生感应电流的是 图4 1 8 解析 B C D中线圈均在切割磁感线 A中线圈不切割磁感线 所以A中线圈没有感应电流产生 即使切割了磁感线 也不能保证就能产生感应电流 比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线 但闭合线圈的磁通量没有发生变化 故B C中的线圈也没有感应电流产生 答案 D 点评 导体切割磁感线运动 并不一定有感应电流产生 判断有无感应电流产生 还得看闭合回路的磁通量是否发生变化 2 如图4 1 9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 若要线圈中产生感应电流 下列方法中可行的是 图4 1 9 A 将线圈向左平移一小段距离B 将线圈向上平移C 以ab为轴转动 小于60 D 以ad为轴转动 小于90 解析 选ACD 将线圈左右移动 使线圈中存在匀强磁场的面积发生变化 故有感应电流的产生 上下平移线圈时 B与S均未发生变化 故无感应电流产生 若以ab为轴转动 B与S的夹角发生变化 同样以ad为轴转动时 B与S夹角发生变化引起磁通量的变化 故选ACD 麦克风是常用的一种电子设备 它的内部是一个小型传感器 把声音信号转变成电信号 它的种类比较多 如图4 1 10所示为动圈式话筒简图 它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈 该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中 当声音使膜片振动时 就能将声音信号转变成电信号 下列说法正确的是 A 该传感器是根据电流的磁效应工作的B 该传感器是根据电磁感应现象工作的C 膜片振动时 线圈内不会产生感应电流D 膜片振动时 线圈内会产生感应电流 图4 1 10 解析 当声音使膜片振动时 膜片后的金属线圈随之振动 线圈就会切割永磁体磁场的磁感线 产生感应电流 声音的强弱不同 产生的感应电流的强弱也就不同 从