2.2探究感应电流的方向

第二节 探究感应电流的产生条件 课标定位 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 判断磁通量的改变及计算 2 感应电流的产生条件及应用 课前自主学案 一 划时代的发现 1 奥斯特梦圆 电生磁 1820 年 丹麦物理学家 发现了电流的磁效应 2 法拉第心系 磁生电 1831 年 英国物理学家 发现了电磁感应现象 二 探究感应电流的产生条件 1 实验观察 探究探究 1 导体棒在磁场中运动是否产生电流 导体棒在磁场中运动是否产生电流 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 实验操作实验现象 有无电流 导体棒静止 导体棒平行磁感线运动 导体棒切割磁感线运动 探究探究 2 磁铁在螺线管中运动是否产生电流 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 实验操作 实验现象 有无电流 实验操作 有无电流 实验 现象 N 极插入线 圈 S 极插入线圈 N 极停在线 圈中 S 极停在线圈中 N 极从线圈 S 极从线圈中抽出 探究探究 3 模拟法拉第的实验 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 实验操作 实验现象 线圈 B 中有无电流 开关闭合 开关断开 开关闭合时 滑动变阻器 不动 开关闭合时 迅速移动滑 动变阻器的滑片 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导体回路包围的面积 在 探究实验 2 中 将磁铁插入或抽出时 线圈中磁场发生 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 归纳结论 只要穿过 导体回路的磁通量 闭合导体回路中就有感应电流 核心要点突破 一 正确理解磁通量的概念 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 有一个与磁场方向垂直的平面 面积为 S 把 B 与 S 的 乘积叫做穿过这个面的磁通量 1 S 是指闭合回路中磁场所处的那部分有效面积 如图 4 1 4 所示 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 BS 中的 S 应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积 2 磁感应强度与平面不垂直时 求磁通量的方法 1 将磁感应强度 B 向与平面垂直的方向和与平面平行的方向分解 2 将平面向垂直磁感应强度 B 的平面投影 即时应用即时应用 即时突破 小试牛刀即时突破 小试牛刀 1 如图 4 1 5 所示 一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面 而且处在两导线的中央 则 A 两电流同向时 穿过线圈的磁 通量为零 B 两电流反向时 穿过线圈的磁 通量为零 C 两电流同向或反向 穿过线圈的磁通量都相等 D 两电流产生的磁场是不均匀的 不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 二 感应电流有无的判断二 感应电流有无的判断 感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 所以判断感应电流有无 时 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 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 线圈有效面积 S 发生变化 例如闭合电路的一部分导体切割磁感线 时 2 线圈有效面积 S 不变 磁感应强度 B 发生变化 例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 3 磁感应强度 B 和回路有效面积 S 同时发生变化 此时可由 t 0 计算并判断磁通 量是否变化 4 线圈有效面积 S 不变 磁感应强度 B 也不变 但二者之间的夹角发生变化 例如线圈在 磁场中转动时 特别提醒 导体切割磁感线不是在导体中产生感应电流的充要条件 归根结底还得要看穿 过闭合导体回路的磁通量是否发生变化 例 1 一磁感应强度为 B 的匀强磁场方向水平向右 一面积为 S 的矩形线圈 abcd 如图 4 1 7 所 示放置 平面 abcd 与竖直方向成 角 将 abcd 绕 ad 轴转 180 角 则穿过线圈平面的磁通 量的变化量为 A 0 B 2BS C 2BScos D 2BSsin 思路点拨 磁通量的变化量即穿过这一平面的初 末两状态的磁通量之差 精讲精析 开始时穿过线圈平面的磁通量为 1 BScos 则后来穿过线圈平面的 磁通量为 2 BScos 则磁通量的变化量