划时代的发现与探究电磁感应产生的条件-教案

第四章电磁感应1/40课标领航本章以电场及磁场等知识为基础，经过试验总结了产生感应电流条件和判断感应电流方向普通方法——楞次定律，给出了确定感应电动势大小普通规律——法拉第电磁感应定律.楞次定律和法拉第电磁感应定律是处理电磁感应问题主要依据.感生电动势和动生电动势使我们认识到磁生电本质，互感和自感及涡流则是几个特殊电磁感应现象.2/40课标领航电磁感应规律——楞次定律和法拉第电磁感应定律及其应用是中学物理主干知识之一，是历年高考必考内容.考查频率较高知识点有感应电流产生条件、感应电流方向判定及导体切割磁感线产生感应电动势计算，且以电磁学和电路综合型题目较多.另外，自感现象及相关图象问题，也常出现在考题中.3/40课标领航所以，在本章学习中应了解并熟记产生感应电动势和感应电流条件，会灵活地利用楞次定律判断各种情况下感应电动势或感应电流方向，能准确地计算各种情况下感应电动势大小，并能熟练地利用题中图象处理相关电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中对应物理量改变规律.4/40第一节划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件5/40课标定位学习目标：1.了解电磁相关物理学史及电磁感应现象发觉过程，知道电磁感应现象和感应电流．2．明确感应电流产生条件试验探究过程，知道发觉“磁生电”意义和价值．3．了解感应电流产生条件，并能应用这一条件分析和处理实际问题．4．了解磁通量概念，掌握其计算方法，会分析判断经过电路磁通量改变情况．6/40课标定位重点难点：1.设计探究“磁生电”试验方案．2．了解产生感应电流条件．3．判断磁通量改变及计算．易错问题：1.不能正确确定磁通量改变．2．错误地认为切割磁感线就能产生感应电流．

7/40一、电磁感应探索历程1．奥斯特“电生磁”1820年，丹麦物理学家

发觉了电流磁效应．2．法拉第“磁生电”1831年，英国物理学家

发觉了电磁感应现象．基础知识梳理奥斯特法拉第8/40二、探究感应电流产生条件1．试验探究探究1：导体棒在磁场中运动是否产生电流图4－1－19/40如图4－1－1所表示，将导轨、可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，把试验现象统计在下表中.试验操作试验现象(有没有电流)导体棒静止

导体棒平行磁感线运动

导体棒切割磁感线运动

无有无10/40探究2：磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图4－1－2所表示，将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管，试验现象以下：图4－1－211/40试验操作试验现象(有没有电流)试验操作试验现象(有没有电流)N极插入线圈

S极插入线圈

N极停在线圈中

S极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极从线圈中抽出

有无有有有无12/40探究3：模拟法拉第试验如图4－1－3所表示，线圈A经过变阻器和开关连接到电源上，线圈B两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B里面，试验现象以下：

图4－1－313/40试验操作试验现象(线圈B中有没有电流)开关闭合

开关断开

开关闭合时，滑动变阻器不动

开关闭合时，快速移动滑动变阻器滑片

有有有无14/402.分析论证探究试验1中，磁场强弱不变，不过导体棒切割磁感线运动使闭合电路包围面积在

．探究试验2中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场发生

．改变改变15/40探究试验3中，将开关闭合或断开及改变滑动变阻器滑片位置，使A中电流改变时，电流产生磁场也在

，经过B线圈磁场强弱也在

．3．试验结论只要穿过

电路磁通量

，闭合电路中就有感应电流产生．改变改变闭合发生改变16/40一、磁通量及改变量计算1．磁通量计算(1)B与S垂直时：Φ＝B·S.B指匀强磁场磁感应强度，S为线圈面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝B·S⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直方向上，如图4－1－4所表示，Φ＝B·Ssinθ.关键关键点突破17/40图4－1－4(3)磁通量是有正、负标量．当磁感线从线圈平面不一样侧穿过时，磁通量分别取正号、负号，总磁通量为二者代数和．18/40(4)多匝线圈磁通量问题：磁通量与线圈匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数影响．同理，磁通量改变量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，无须去考虑线圈匝数n.19/40B与S垂直时，在Φ＝B·S中，S为线圈在B中有效面积．如图4－1－5，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2磁通量是相同，所以，Φ＝B·S中S应是指闭合回路中包含磁场那部分“有效面积”．尤其提醒图4－1－520/402．磁通量改变计算(1)磁感应强度B不变，有效面积S改变时，则ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B·ΔS.(2)磁感应强度B改变，磁感线穿过有效面积S不变时，则穿过回路磁通量改变量是ΔΦ＝Φ1－Φ0＝ΔB·S.(3)磁感应强度B和回路面积S同时改变时，则ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B1S1－B0S0，而不等于ΔB·ΔS.21/40二、怎样判断感应电流有没有？1．感应电流产生必要条件(1)电路必须是闭合电路．(2)穿过回路磁通量发生改变．22/402．分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合电路磁通量是否改变，使穿过闭合电路磁通量发生改变，大致有以下几个情况：(1)磁感应强度B不变，闭合电路有效面积S发生改变．(2)闭合电路有效面积S不变，磁感应强度B发生改变．(3)闭合电路有效面积及磁感应强度B均改变．23/40当闭合电路部分导体做切割磁感线运动时，并非一定产生感应电流，电路中是否产生感应电流，取决于穿过回路磁通量是否改变．尤其提醒24/40在图4－1－6中，若回路面积从S0＝8m2变到St＝18m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1T方向垂直纸面向里变到Bt＝0.8T方向垂直纸面向外，则回路中磁通量改变量为(

)课堂互动讲练类型一物体能否看做质点判断例1图4－1－625/40A．7Wb

B．13.6WbC．15.2WbD．20.6Wb【解析】因为B、S都改变．所以可用以后磁通量减去原来磁通量．取以后磁通量为正．26/40ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－(－B0S0)＝0.8×18Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2Wb，故C对．【答案】

C【点评】

(1)B、S均改变时，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS计算．(2)磁通量是有正、负标量．27/401．如图4－1－7所表示，P为一个闭合金属弹簧圆圈，在它中间插有一根条形磁铁．现用力从四面拉弹簧圆圈，使圆圈面积增大，则穿过弹簧圆圈磁通量将怎样改变？变式训练图4－1－728/40解析：条形磁铁磁感线分布如图所表示(从上向下看)．磁通量是穿过一个面磁感线多少，因为进去和出来磁感线要抵消一部分，当弹簧圆圈面积扩大时，进去磁感线条数增加，而出来磁感线条数是一定，故穿过这个弹簧圆圈磁通量减小．答案：减小29/40有一正方形闭合线圈，在足够大匀强磁场中运动．图4－1－8中能产生感应电流是(

)类型二感应电流有没有判断例2图4－1－830/40【解析】

B、C、D中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生．即使切割了磁感线，也不能确保就能产生感应电流，比如B和C中线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈磁通量没有发生改变，故B、C中线圈也没有感应电流产生．31/40【答案】

D【点评】导体切割磁感线运动，并不一定有感应电流产生．判断有没有感应电流产生，还得看闭合回路磁通量是否发生改变．32/402.如图4－1－9所表示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且二分之一在匀强磁场中，另二分之一在匀强磁场外，若要线圈中产生感应电流，以下方法中可行是(

)变式训练图4－1－933/40A．将线圈向左平移一小段距离B．将线圈向上平移C．以ab为轴转动(小于60°)D．以ad为轴转动(小于90°)解析：选ACD.将线圈左右移动，使线圈中存在匀强磁场面积发生改变，故有感应电流产生．上下平移线圈时，B与S均未发生改变，故无感应电流产生．若以ab为轴转动，B与S夹角发生改变．一样以ad为轴转动时，B与S夹角发生改变引发磁通量改变．故选ACD.34/40麦克风是惯用一个电子设备，它内部是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号．它种类比较多，如图4－1－10所表示为动圈式话筒简图，它工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小金属线圈，该线圈处于柱形永磁体辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信号，以下说法正确是(

)类型三电磁感应现象应用例335/40A．该传感器是依据电流磁效应工作B．该传感器是依据电磁感应现象工作C．膜片振动时，线圈内不会产生感应电流D．膜片振动时，线圈内会产生感应电流图4－1－1036/40【解析】当声音使膜片