高中物理 第一章 电磁感应 1.11.2 电磁感应的发现 感应电流产生的条件课件 教科版选修32.ppt

1电磁感应的发现2感应电流产生的条件 第一章电磁感应 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 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 奥斯特实验的启迪1820年 奥斯特从实验中发现了电流的 二 电磁感应现象的发现1831年 英国物理学家发现了 磁生电 现象 他把这种现象命名为 产生的电流叫 三 感应电流产生的条件穿过电路的磁通量发生时 这个闭合电路中就有感应电流产生 磁效应 法拉第 电磁感应 感应电流 闭合 变化 答案 即学即用 1 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 答案 2 如图1所示 条形磁铁a沿竖直方向插入线圈b的过程中 电流表g的指针 填 不偏转 或 偏转 若条形磁铁a在线圈b中保持不动 电流表g的指针 填 不偏转 或 偏转 图1 不偏转 偏转 重点探究 导学探究 如图2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 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 一 磁通量及其变化 答案 图2 答案bs0 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 知识深化 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3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3 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4 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4 解析a b线圈中的磁通量始终一样 故它们的变化量也一样 例1如图5所示 有一垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 磁场有明显的圆形边界 圆心为o 半径为r 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r 10匝 线圈b的半径为2r 1匝 线圈c的半径为 1匝 1 在b减为的过程中 线圈a和线圈b中的磁通量变化了多少 答案 解析 图5 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 当磁场转过90 时 2 0 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 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 例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量 如图6所示 通有恒定电流的长直导线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量的大小分别为 1和 2 则a 1 2b 1 2c 1 2d 无法确定 图6 答案 解析 解析设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为 1 平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为 2 导线mn中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强 故 1 2 将闭合线框从位置1平移到位置2 穿过闭合线框的磁感线方向不变 所以 1 2 1 1 2 将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2 穿过闭合线框的磁感线反向 所以 2 2 1 1 2 以原来磁感线穿过的方向为正方向 则后来从另一面穿过的方向为负方向 故正确选项为c 导学探究 1 如图7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 答案 二 感应电流产生的条件 图7 有 无 2 如图8所示 当条形磁铁插入或拔出线圈时 线圈中 电流产生 但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8 答案 有 无 3 如图9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9 答案 有 有 无 总结 上述三个实验中 什么情况下产生了感应电流 产生感应电流时共同特点是什么 答案实验一中 导体棒切割磁感线运动 引起回路面积发生变化 从而引起了磁通量的变化 产生了感应电流 实验二中 磁铁插入或拔出线圈时 引起线圈中的磁场变化 从而引起了磁通量的变化 产生了感应电流 实验三中 开关闭合 断开 滑动变阻器的滑动触头移动时 a线圈中电流变化 从而引起穿过b的磁通量变化 产生了感应电流 三个实验共同特点是 产生了感应电流时闭合回路的磁通量发生了变化 答案 知识深化 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3下图中能产生感应电流的是 答案 解析 解析a选项中 电路没有闭合 无感应电流 b选项中 面积增大 通过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 磁通量不发生变化 无感应电流 1 电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件 二者缺一不可 2 磁通量发生变化 其主要内涵体现在 变化 上 磁通量很大 若没有变化也不会产生感应电流 磁通量虽然是零 但是如果在变化仍然可以产生感应电流 针对训练 多选 如图10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 滑动变阻器滑片滑动的瞬间d 开关s断开的瞬间 答案 图10 达标检测 1 电磁感应现象的发现与认识 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 一段时间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 答案 1 2 3 4 解析 解析同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件 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 会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化 产生感应电流 因此d项正确 1 2 3 4 2 对磁通量的理解 如图11所示 矩形线框abcd放置在水平面内 磁场方向与水平方向成 角 已知sin 回路面积为s 磁感应强度为b 则通过线框的磁通量为 答案 图11 1 2 3 4 解析根据磁通量的定义 可得通过线框的磁通量 bssin 代入数据解得 bs 所以b选项正确 解析 3 对磁通量的理解 如图12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 答案 图12 解析 1 2 3 4 解析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圆环内时 通过