2019-2020学年高中物理 第4章 电磁感应 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修3-2

本章围绕电磁感应现象展开，包括电磁感应现象的产生、遵循的规律和在力、电方面的应用，在学习过程中重点掌握一个现象，两个定律，三个定则，四个概念，五个应用：一个现象指电磁感应现象及其产生条件；两个定律指法拉第电磁感应定律和楞次定律；三个定则指左手定则、右手定则和安培定则(右手螺旋定则)；四个概念有磁通量、磁通量的变化、感应电动势、自感电动势；,五个应用有自感、互感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动电磁感应与力、电等知识的综合应用是高考命题的热点，具体表现为以下三点：1电磁感应与力学的综合问题以电磁感应现象为核心，综合应用力学各种不同的规律(如牛顿运动定律、动能定理等内容)形成综合类问题通常以导体棒和线圈为载体，分析导体棒在磁场中因切割磁感线对运动情况的影响，解决此类问题的关键在于运动情况的分析，特别是最终稳定状态的确定，利用物体的平衡条件求最大速度之类的问题,2电磁感应与电路的综合问题此类问题关键在于电路结构的分析，能正确画出等效电路图，并根据电学知识进行分析、求解求解过程首先注意电源的确定，通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源；其次是能正确区分内、外电路，应用闭合电路欧姆定律及串、并联电路的规律求解,3电磁感应中的图象问题电磁感应的图象主要包括bt图象、t图象、et图象和it图象，还可能涉及感应电动势e和感应电流i随位移x变化的图象，即ex图象和ix图象，一般可把图象问题分为三类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；(2)由给定的有关图象，分析电磁感应过程，求解相关物理量，解答电磁感应中的图象问题的基本方法是利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解答；(3)图象转换，如根据t图象画出it图象、et图象等,1划时代的发现2探究感应电流的产生条件,同学们，在选修31模块中，我们学习了磁场的有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1下列关于磁感线的叙述，正确的是()a磁感线是真实存在的，细铁粉撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线b磁感线始于n极，终于s极c磁感线和电场线一样，不能相交d沿磁感线方向磁场减弱,【答案】c【解析】本题考查磁感线，磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，在磁铁外部磁感线从n极到s极，内部从s极至n极，磁感线不相交，故选c.,2(多选)如图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿x方向，在平面xoz内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿y方向，则()a该通电导线一定不会沿平行ox方向放置b该通电导线一定沿平行oz方向放置c无论通电导线怎样放置，它总受到y方向的安培力d沿x方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向【答案】ad,【解析】当通电导线与匀强磁场平行时，它不受安培力作用，而题意说导线受到安培力作用，说明导线一定不会沿平行ox方向放置，因此选项a正确；根据左手定则确定的关系可知：安培力一定垂直于磁场方向和电流方向确定的平面，但电流方向不一定与磁场方向垂直，因此选项b错误；根据左手定则判定知：通电导线如果任意放置在xoz平面内，它受到的安培力，方向有沿y方向和y方向两种可能，沿ox方向观察，当电流向右时，安培力沿y方向；当电流向左时，安培力沿y方向因此选项c错误，选项d正确,一、划时代的发现1“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家_发现了电流的磁效应2“磁生电”的发现1831年，英国物理学家_发现了电磁感应现象3法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的_；,奥斯特,法拉第,电流,(2)变化的_；(3)_的恒定电流；(4)_的磁铁；(5)在磁场中运动的_4电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应，产生的电流叫_,磁场,运动,运动,导体,感应电流,如果没有电流表，做产生感应电流的实验时，可以用什么方法检测导线中是否有感应电流产生呢？【答案】利用电流的磁效应，在南北方向的导线下放一个可旋转的小磁针当导线中有电流时，小磁针就发生转动，当导线中无电流时，小磁针就指向南北方向,二、探究感应电流产生的条件,无,有,发生变化,有,无,变化,不变,有,有,无,变化,不变,归纳结论：只要穿过闭合电路的_，闭合电路中就有感应电流,磁通量发生变化,1感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化不论什么情况，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,感应电流有无的判断,2磁通量的变化(1)s(s为线圈平面在垂直于磁感线方向上的投影面积)不变，磁感应强度发生变化，即bs，如图甲(2)磁感应强度不变，s发生变化，sb，其中s发生变化的情况又分为两种形式：处在磁场中的闭合回路面积发生变化，引起磁通量发生变化，如图乙；闭合回路面积不变，但与磁场的夹角发生变化，从而引起投影面积发生变化，如图丙,例1如图所示，一个u形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为b的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()aab向右运动，同时使减小b使磁感应强度b减小，角同时也减小cab向左运动，同时增大磁感应强度bdab向右运动，同时增大磁感应强度b和角(090),解析：依题意有磁通量bscos.对于a选项，棒向右运动，s增大，同时减小，cos增大，则一定增大，回路中一定有感应电流产生；对于b选项，b减小，同时减小，cos增大，可能不变，不一定产生感应电流；对于c选项，棒向左运动，s减小，同时b增大，可能不变，也不一定产生感应电流；对于d选项，棒向右运动，s增大，同时b增大，增大即cos减小，可能不变，也不一定产生感应电流答案：a,1如图所示，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(),【答案】b【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中的导线在圆环直径的正上方，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,1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电路的磁通量是否发生变化,对导体切割磁感线的理解及注意的问题,2在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割如图所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线,(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流如图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流,(3)即使是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定存在感应电流，如图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但同样在线框中没有感应电流由以上讨论可知，导体切割磁感线不是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回路的磁通量是否发生变化,例2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，磁通量按周期性变化，产生感应电流，故a正确答案：a,2(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是(),【答案】ab【解析】a图中，图示状态0，转到9