2020春新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步第3节电磁感应现象及应用课件新人教版必修第三册.pptx

第3节电磁感应现象及应用,知识点一划时代的发现,上图是法拉第发明的发电机。圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。试想：电是怎么生成的？结合奥斯特发现电流的磁效应现象，猜想，电能生磁，磁能生电吗？,观图助学,1.1820年，丹麦物理学家_发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生_，这种作用称为电流的_，即“电能生磁”。2.1831年，19世纪伟大的物理学家_发现了_现象，即“磁能生电”。3.由磁得到电的现象叫作_。在_中产生的电流叫作感应电流。4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化时代。,奥斯特,磁场,磁效应,法拉第,电磁感应,电磁感应现象,电磁感应现象,思考判断(1)首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特。()(2)电磁感应现象是把电转变为磁的过程。()(3)电磁感应是一种在变化、运动过程中才会出现的现象。(),观图助学如图所示，把一条大约10m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由。你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？,知识点二产生感应电流的条件,1.能够产生感应电流的三个典型的实验是(1)条形磁铁和线圈发生_。(2)闭合电路中的部分导体_。(3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生_。,相对运动,切割磁感线,感应电流,2.法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为(1)_的电流。(2)_的磁场。(3)_的恒定电流。(4)_的磁铁。(5)在磁场中运动的_等。,变化,变化,运动,运动,导体,3.实验结论,只要穿过_电路的_发生变化，_电路中就会产生感应电流。,闭合,磁通量,闭合,思考判断(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。()(2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。()(3)闭合线圈和磁场发生相对运动时，一定能产生感应电流。()(4)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流。(),观察探究(1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S。若有n条磁感线穿过S，则穿过面积S的磁感线有多少条？,核心要点,对磁通量变化的理解,(2)若磁场增强，即B增大，穿过面积S的磁感线条数是否增多？穿过面积S的磁通量如何变化？答案(1)n条(2)B增大时，穿过面积S的磁感线条数增多，穿过面积S的磁通量增大,探究归纳1.引起磁通量变化的原因(1)当B不变，有效面积S变化时，BS。(2)当B变化，S不变时，BS。(3)B和S同时变化，则21。但此时BS。2.磁通量、磁通量的变化量的比较(1)是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时BS。(2)是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即21。,试题案例例1如图所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将(),A.先增大，后减小B.先减小，后增大C.先增大，后减小，再增大，再减小D.先减小，后增大，再减小，再增大答案A,例2如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为(),解析取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，,线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，,答案C,针对训练1如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变D.不能确定解析线框远离导线时，穿过线框的磁感应强度减小，线框的面积不变，所以穿过线框的磁通量减小。答案B,针对训练2边长l10cm的正方形线框固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角30，如图所示。磁感应强度随时间变化的规律为B(23t)T，则第3s内穿过线框的磁通量的变化量为多少？,解析第3s内就是从2s末到3s末，所以2s末的磁场的磁感应强度为B1(232)T8T，3s末的磁场的磁感应强度为B2(233)T11T，则BSsin(118)0.12sin30Wb1.5102Wb。答案1.5102Wb,观察探究1.如图所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路。将一条形磁铁的一部分插入线圈中。,(1)当条形磁铁向右运动时，电流计的指针是否发生偏转？(2)当线圈向左运动时，电流计的指针是否发生偏转？答案(1)偏转(2)偏转,核心要点,实验探究感应电流产生的条件,2.甲图，当导体棒切割磁感线运动时；乙图，当条形磁铁插入或拔出线圈时；丙图，当电键断开或闭合，或移动滑动变阻器的滑片时。电流表指针均有摆动，这说明什么问题，三种情况下存在着什么共同的规律？,答案电流表指针均有摆动，说明三种情况下均产生了感应电流。共同点是三种情况下，闭合线圈的磁通量均发生变化。,探究归纳1.闭合电路的部分导体切割磁感线,在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图所示。,导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。,表1,2.向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出,如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。,表2,3.模拟法拉第的实验,如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面.观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。,表3,4.结论,不论用什么方法，不论何种原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。,试题案例例3如图为研究电磁感应现象的实验装置。下列哪种情况下电流表指针不会偏转(),A.闭合开关的瞬间B.闭合开关后，电路中电流稳定时C.闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片时D.闭合开关后，把线圈A从线圈B中拉出时,解析电流表指针不偏转，说明电流表与B线圈组成的电路中无电流，根据感应电流产生的条件，只需要检查B线圈中磁通量是否变化即可。闭合开关时，电路中的电流从无到有，A中的磁场从无到有，故穿过B的磁通量发生变化，电流表中有电流流过；当电路中电流稳定时，穿过B的磁通量不再发生变化，电流表中无电流流过；移动滑动变阻器的滑片时，会造成A中电流大小变化，能引起B的磁通量变化，电流表中有电流流过；把线圈A从线圈B中拉出时，穿过B的磁通量减少，电流表中有电流流过。故只有选项B符合要求。答案B,针对训练3(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关，用导线连接成如图所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是(),A.线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B.线圈A从线圈B拔出的过程中，有感应电流C.线圈A停在线圈B中，有感应电流D.线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小解析由感应电流产生的条件知选项A、B正确，C错误；在线圈A从线圈B拔出的过程中，线圈B的磁通量减小，选项D正确。答案ABD,观察探究1.如图所示，当导体棒ad向右运动时，穿过abcd的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感应电流？,答案磁通量发生改变，有感应电流产生。,核心要点,对产生感应电流的条件的理解,2.保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动(图甲)，线框在磁场中左右运动(图乙)；线框绕轴线AB转动(图丙)。线框中是否产生感应电流？,答案图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生；图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管切割磁感线，但是穿过线框的磁通量没发生变化，所以无感应电流产生；图丙中，线框绕轴线AB转动，穿过线框的磁通量发生改变，有感应电流产生。,探究归纳1.感应电流产生的条件：电路为闭合回路；穿过闭合回路的磁通量要发生变化，两个条件必须同时具备。2.对条件的理解：导体回路闭合、磁通量变化是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可。而导体回路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过导体回路的磁通量很大但不发生变化，也不会产生感应电流。,试题案例例4如选项图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方。其中能产生感应电流的是(),解析图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流。故本题只有选项B正确。答案B,方法总结分析是否产生感应电流，关键是要分析穿过闭合线圈的磁通量是否发生变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的，所以在做这类题时应注意：(1)熟记条形磁铁和蹄形磁铁内、外磁感线分布的立体形状，它是解决问题的基础。,(2)学会找特殊位置并分析其变化。利用磁感线判断磁通量的变化：若线圈所包围的磁感线穿过线圈平面的方向相同时，条数增加，磁通量增加；若穿过线圈平面的磁感线方向相反时，某一个方向是多数的磁感线条数增加，则磁通量增加，某一个方向是少数的磁感线条数增加，则磁通量减少，总之，要用穿过线圈磁感线的净条数的增、减判断磁通量的变化，要用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向。,例5(多选)如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中有感应电流的是()A.线圈中通以恒定的电流B.通电过程中，使变阻器的滑片P做匀速移动C.通电过程中，使变阻器的滑片P做加速移动D.将开关突然断开的瞬间,解析线圈中通以恒定的电流，铜环A中磁通量不变，铜环A中没有感应电流，A错误；变阻器的滑片P做匀速、加速移动时，线圈中电流变化，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，B、C正确；将开关突然断开的瞬间，线圈中电流变为零，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，D正确。答案BCD,方法归纳判断是否产生感应电流的技巧(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在变化时仍然可以产生感应电流。(3)磁通量与线圈的匝数无关，磁通量大小不受线圈匝数的影响。(4)磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响，用公式求、时，不必考虑线圈匝数n。,针对训练4有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。图中能产生感应电流的是(),解析A中线圈不切割磁感线，所以