物理磁通量电磁感应

1、感应电流的产生及条件感应电流的产生及条件新课引入新课引入磁通量磁通量 英国科学家英国科学家法拉第法拉第经过十年坚持经过十年坚持不懈地努力，终于取得重大突破，在不懈地努力，终于取得重大突破，在1831年发现了利用磁场产生电流的条年发现了利用磁场产生电流的条件和规律。这种由磁场产生电流的现件和规律。这种由磁场产生电流的现象后来被称为象后来被称为电磁感应现象电磁感应现象。 他的这一发现进一步揭示了电与他的这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。奠定了坚实的基础。法拉第法拉第 定义一：定义一：穿过一个面的磁感线的多少称为穿过一个面的

2、磁感线的多少称为磁通量磁通量。B在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，当磁场方向与某一面积当磁场方向与某一面积S垂直垂直时，时，则穿过该面积的磁通量则穿过该面积的磁通量BS单位：单位：韦伯，简称韦，符号韦伯，简称韦，符号Wb211mTWb磁通量与磁通量与_、_、_有关。有关。磁场强度磁场强度B面积面积S面在磁场中的位置面在磁场中的位置cosSBIII比较比较I I和和IIII中磁通量的大小。中磁通量的大小。III一、电磁感应现象一、电磁感应现象1 1电磁感应现象：电磁感应现象：由变化的磁场使闭合电路产由变化的磁场使闭合电路产生电流的现象，称为电磁感应现象生电流的现象，称为电

3、磁感应现象2 2感应电流：感应电流：由电磁感应产生的电流，叫感由电磁感应产生的电流，叫感应电流应电流 二产生电磁感应现象的条件：二产生电磁感应现象的条件： 下面通过三个实验说明感应电流产生的条件。下面通过三个实验说明感应电流产生的条件。 闭合电路中的磁通量发生变化。闭合电路中的磁通量发生变化。演示实验一演示实验一 闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。动。 实验分析实验分析实验现象实验现象闭合回路磁通量闭合回路磁通量导体运动方向导体运动方向垂直磁场方向垂直磁场方向沿磁场方向沿磁场方向产生电流产生电流无无 电电 流流有变化有变化无变化无变化实

4、验结论实验结论闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动的闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动的本质是闭合回路中磁通量的变化。本质是闭合回路中磁通量的变化。演示实验二演示实验二 将磁铁与螺线管相对运动将磁铁与螺线管相对运动。 实验分析实验分析闭合回路磁通量闭合回路磁通量磁铁运动方向磁铁运动方向磁磁 极极 插插 入入静静 止止 不不 动动实实 验验 现现 象象产生电流产生电流有变化有变化产生电流产生电流有电流有电流无电流无电流无变化无变化磁极拔出磁极拔出 演示实验三演示实验三 双螺线管实验。双螺线管实验。 闭合回路磁通量闭合回路磁通量变阻器滑动变阻器滑动开开 关关 通通 断断实实 验验 现现 象象

5、实实 验验 方方 法法螺线管插入拔出螺线管插入拔出 实验现象实验现象产生电流产生电流产生电流产生电流产生电流产生电流有变化有变化有变化有变化有变化有变化结论结论：不论是闭合电路的一部分导体切割磁感线不论是闭合电路的一部分导体切割磁感线运动，还是闭合电路中的磁场发生变化，也即穿运动，还是闭合电路中的磁场发生变化，也即穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有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感应电流产生理解理解 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，这里关键要注意变化，这里关键要注意“闭合闭合”与与“变化变化”两词：两

6、词：电路必须是闭合的，电路不闭合，电流就不可能产生。电路必须是闭合的，电路不闭合，电流就不可能产生。在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流。磁通量很大，也不会产生感应电流。引起引起磁通量变化的原因：磁通量变化的原因：B 发生发生变化；或变化；或S 发生发生变变化；或化；或B和和S的夹角发生的夹角发生变化。变化。 闭合回路中的磁通量发生变化时闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中感应电流，回路中感应电流的方向遵循什么规律？的方向遵循什么规律？ 演示演示：请观察磁铁：请观察磁铁N 极在插入线圈和拔出线圈的过极在插

7、入线圈和拔出线圈的过程中，闭合电路中感应电流的方向相同吗？程中，闭合电路中感应电流的方向相同吗？现象现象： 产生的感应电流的方向不同。产生的感应电流的方向不同。 观察：观察： N 极和极和S S 极极插入和拔出过程中，穿过线圈的插入和拔出过程中，穿过线圈的磁通量磁通量 的变化有什么不同？产生的感应电流的磁场方向的变化有什么不同？产生的感应电流的磁场方向与与 的变化有什么关系？的变化有什么关系？B 与与B 方向的关系方向的关系I感感的磁场的磁场B 的方向的方向磁通量磁通量 的变化的变化原磁场原磁场B 的方向的方向vvvv将上述实验结果分析填入下表中：将上述实验结果分析填入下表中：增加增加减少减少

8、增加增加减少减少相反相反相反相反相同相同相同相同 2. 楞次定律楞次定律 闭合回路中产生的感应电流的方向，总闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使它的是使它的磁场磁场阻碍阻碍穿过线圈的原磁通量的穿过线圈的原磁通量的变化变化。 ( 1 ) 当原磁场穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电当原磁场穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场就和原磁场方向相反。流的磁场就和原磁场方向相反。 ( 2 ) 当原磁场穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电当原磁场穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电流的磁场就和原磁场方向相同。流的磁场就和原磁场方向相同。用楞次定律确定感应电流方向的步骤如下：用楞次定律确定感应电流方向的步

9、骤如下： (1) 明确明确闭合电路闭合电路中原来的磁场方向；中原来的磁场方向； (2) 确定穿过线圈的原磁通量是增加还是减少；确定穿过线圈的原磁通量是增加还是减少； (3) 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；根据楞次定律确定感应电流的磁场方向； (4) 根据安培定则确定感应电流的方向。根据安培定则确定感应电流的方向。 实验结论实验结论 例例 如图所示，当磁铁的如图所示，当磁铁的N 极插入线圈时，试确定感极插入线圈时，试确定感应电流的方向。应电流的方向。 答答:(1)当磁铁当磁铁N极插入线圈时，线极插入线圈时，线圈中圈中原磁场的方向向下原磁场的方向向下。 (2) 穿过线圈的磁通量是穿过线圈的磁

10、通量是增加增加的。的。 (3) 由楞次定律知感应电流产生由楞次定律知感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的增加，因此的磁场要阻碍原磁通量的增加，因此感应电流产生的磁场方向与原磁场方感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，即向相反，即感应电流产生的磁场的方感应电流产生的磁场的方向向上向向上。 (4) 根据安培定则可以确定，感应电流的方向如图中根据安培定则可以确定，感应电流的方向如图中箭头所示。箭头所示。 从另外一个角度来认识：从另外一个角度来认识：当磁铁插入线圈时磁铁和线圈的磁极是同名磁极相当磁铁插入线圈时磁铁和线圈的磁极是同名磁极相对，当磁铁从线圈中拔出时磁铁和线圈的磁极是异对，当磁铁从线圈中拔出时磁铁和线圈的磁极是异名磁极相对。所以，当磁铁下落时，二者相斥；当名磁极相对。所以，当磁铁下落时，二者相斥；当拔出磁铁时，二者相吸。二者间的相互作用力总是拔出磁铁时，二者相吸。二者间的相互作用力总是阻碍导体和磁体间的相对运动。阻碍导体和磁体间的相对运动。 实验一、二实验一、二 机械能机械能电能电能 方式：外力移动导体（或磁铁）做功方式：外力移动导体（或磁铁）做功 应用：发电机应用：