202X届高中物理第四章电磁感应4.1_4.2划时代的发现探究感应电流的产生条件课件新人教版选修3_2

1、1划时代的发现划时代的发现2探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件读一读思一思辨一辨议一议一、划时代的发现阅读教材第23页第1节“划时代的发现”的内容,知道奥斯特发现了电流的磁效应,了解法拉第研究电磁感应现象的艰苦过程,知道法拉第总结的引起电磁感应现象的五类原因。1.丹麦物理学家奥斯特发现了什么现象标志着电流磁效应的发现?答案:发现载流导线能使小磁针发生偏转,我们把这种作用称为电流的磁效应。2.电流的磁效应的发现有什么意义?答案:电流磁效应的发现证实了电和磁存在着必然的联系,突破了人类对电与磁认识的局限性,掀起了一场研究电与磁关系的革命。3.法拉第开始的实验为什么没有观察到“磁生电”现象

2、?答案:他在这些实验中使用的都是恒定电流产生的磁场,这样的磁场是不会在某个电路中产生感应电流的。读一读思一思辨一辨议一议4.法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上,一个线圈接到电源上,另一个线圈接入“电流表”,在给一个线圈通电或断电的瞬间,观察电流表,会看到什么现象?说明了什么?他领悟到“磁生电”是在什么过程中才会产生的?答案:电流表的指针发生摆动,说明另一个线圈中产生了电流。法拉第领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。5.法拉第总结出引起电磁感应现象的哪五类原因?答案:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。读一读思一思辨一辨议一议二、探究感应电

3、流的产生条件阅读教材第57页第2节“探究感应电流的产生条件”的内容,理解导体棒在磁场中运动、磁铁在线圈中运动、原线圈通电电流三种情况下能产生感应电流,初步理解产生感应电流的条件。读一读思一思辨一辨议一议1.如图所示的甲、乙、丙三个实验装置中,如何操作电路中会产生感应电流?读一读思一思辨一辨议一议答案:甲:当导体棒做切割磁感线的运动时,电路中会产生感应电流。乙:当将磁铁从线圈中抽出或插入时,电路中会产生感应电流。丙:当开关闭合且移动滑动变阻器的滑片时(或当开关断开、闭合时),电路中会产生感应电流。读一读思一思辨一辨议一议2.产生感应电流的条件是什么?答案:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭

4、合导体回路中就会产生感应电流。读一读思一思辨一辨议一议1.思考辨析。(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。 ()解析:产生感应电流的条件:一是闭合电路,二是磁通量变化。有磁通量而不变化,是不会产生感应电流的。答案:(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生。 ()解析:磁通量发生变化,而螺线管回路不闭合,不会产生感应电流。答案:读一读思一思辨一辨议一议(3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。 ()解析:只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时,闭合回路中才会产生感应电流。答案:(4)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也

5、没有感应电流产生。 ()解析:产生感应电流的两个条件都满足才会有感应电流产生。答案:读一读思一思辨一辨议一议2.探究讨论。(1)奥斯特发现电流的磁效应对法拉第发现电磁感应现象有什么意义?答案:正因为奥斯特发现了电流的磁效应,提示了电现象与磁现象之间存在某种联系,突破了人类对电与磁认识的局限性,使法拉第坚信有了磁场就一定会产生电流。(2)电流的磁效应与电磁感应有什么区别?答案:电流的磁效应是指电流周围产生磁场,即“电生磁”。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流,即“磁生电”。“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象,要正确区分这两种现象。探究一探究二当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对磁通量概

6、念的理解对磁通量概念的理解如图甲,竖直向下的匀强磁场中,水平放置一正方形线框;如图乙,竖直向下的匀强磁场中,平行磁感应强度的方向放置正方形线框。若线框的面积是S,磁感应强度为B,试求两种情况下,穿过线框的磁通量分别是多少?要点提示:题图甲中,磁感线与线框所在平面垂直,穿过线框的磁通量1=BS;题图乙中,磁感线与线框所在平面平行,穿过线框的磁通量2=0。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测1.磁通量的计算(1)B与S垂直时:=BS,B为匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的有效面积。如图a所示。(2)B与S不垂直时:=BS=BS,S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积。B为B在垂直于S方向上的分量

7、。如图b、c所示。(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时,规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负,求其代数和,如图d所示。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测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。3.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。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测4.用磁感线的条数表示磁通量。当回路中有不同方向的磁感线穿过时,磁通量是指穿过某一

8、面磁感线的“净”条数,即不同方向的磁感线的条数差。 从磁感线穿过面的角度来分,一个面积的两个面分为“正面”和“反面”,“正面”穿入的磁感线,磁通量为正值,“反面”穿入的磁感线,磁通量为负值。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测【例题1】 有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形变成圆形(横截面的周长不变),则在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测归纳总结磁通量=BS的计算的几点注意(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分的有

9、效面积。(2)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。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测变式训练变式训练1磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,如图所示,通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由1平移到2,第二次将线框绕cd边翻转到2,设先后两次通过线框的磁通量变化分别为1和2,则()A.12B.1=2C.12D.无法确定解析:设线框在位置1时的磁通量为1,在位置2时的磁通量为2,直线电流产生的磁场在1处比在2处要强,若平移线框,则1=1-2,若转动线框,磁

10、感线是从线框的正反两面穿过的,一正一负,因此2=1+2。综上所述,12。答案:C探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测探究产生感应电流的条件探究产生感应电流的条件1.如图所示,导体AB放在磁场中,并与电流表相连,按照表中实验操作进行实验,观察有无感应电流产生,完成下表。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测无 无 有 变化 不变 探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测2.如图所示,条形磁铁放在线圈中,线圈接有电流表,按照表中实验操作进行实验,观察有无感应电流产生,完成下表。有 无 有 有 无 有 变化 不变 探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测3.如图所示,原线圈(小

11、螺线管)接电源、开关和滑动变阻器,副线圈(大螺线管)接电流表,按照表中实验操作进行实验,观察有无感应电流产生,完成下表。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测有 有 无 有 变化 不变 探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测4.上述三个实验产生感应电流的情况不同,但其中肯定有某种共同的原因,完成下表并总结产生感应电流的条件。变化 变化 不变 变化 不变 闭合 磁通量 探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测1.产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。2.感应电流有无的判断引起感应电流的表面因素很多,但本质的原因是磁通量的变化。只要穿过闭合

12、电路的磁通量变化,闭合电路中就有感应电流产生。穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下几种情况:探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测 (1)电路为闭合电路。(2)穿过电路的磁通量发生变化。两条必须同时满足,才能产生感应电流。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测【例题2】 如图所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是 ()A.以bc为轴转动45B.以ad为轴转动45C.将线圈向下平移D.将线圈向上平移探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测解析:当线圈以bc为轴转动45时,ad边刚好还没有进入磁场,这样,穿过线圈的磁

13、感线的条数没有发生变化,磁通量不发生改变,所以在回路中不会产生感应电流,A错误。当以ad为轴转动45时,bc边刚好要离开磁场,这样,穿过线圈的磁感线的条数将不断减少,所以在回路中会产生感应电流,选项B正确。当将线圈向下平移或者向上平移时,穿过线圈的磁感线的条数均没有发生变化,磁通量不发生改变,所以在回路中不会产生感应电流,选项C、D错误。答案:B探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测归纳总结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

14、是零,但是变化的,仍然可以产生感应电流。(3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测变式训练变式训练2 (多选)如图所示,在正方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一平面内,两者有共同的中心轴线OO,关于线圈中产生感应电流的下列说法正确的是() A.当磁铁向纸面外平移时,线圈中不产生感应电流B.当磁铁向上平移时,线圈中不产生感应电流C.当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流D.当磁铁N极向纸外、S极向纸里绕OO轴转动时,线圈中产生感应电流探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测解析:由于线圈与磁铁在同一平面内,两者有共同的中心轴线OO,由

15、条形磁铁的磁感线分布的轴对称性可以判断出此时线圈中的磁通量为零。当磁铁向纸面外平移时,N极发出的磁感线从磁铁外部再回到S极,所以在平移过程中,线圈中没有磁通量的改变,不产生感应电流,A正确;当磁铁向上平移时或者当磁铁向下平移时,线圈始终在条形磁铁的轴线上,所以磁通量始终为零,所以线圈中不产生感应电流,所以B正确,C错误;当磁铁N极向纸外、S极向纸里绕OO轴转动时,线圈中的磁通量将由零开始先逐渐增加,所以磁通量发生了变化,将会产生感应电流,所以D正确。答案:ABD当堂检测探究一探究二1231.(产生感应电流的判断)下图中能产生感应电流的是()解析:根据产生感应电流的条件:A选项中,电路没有闭合,

16、无感应电流;B选项中,面积增大,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。答案:B探究一探究二123当堂检测2.(多选)(产生感应电流的判断)如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线框产生感应电流的是()A.导线中的电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以AB边为轴转动答案:ABD探究一探究二123当堂检测3.(磁通量的变化)如图所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向与线框平面成角,当线框转过90到如图所示的虚线位置时,试求:(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和2。(2)磁通量的变化量。探究一探究二123当堂检测解析:(1)解法一:在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的