高中物理4.1-4.2划时代的发现探究感应电流的产生条件

第1页第2页1．知道与电流磁效应和电磁感应现象相关物理学史，体会人类探究自然规律科学态度和科学精神。2．经过试验，探究和了解产生感应电流条件。3．能够利用感应电流产生条件判断是否有感应电流产生。第3页第4页［读教材·填关键点］

1．奥斯特梦圆“电生磁”电流磁效应显示了载流导体对

作用力，揭示了

与

之间存在某种联络。在奥斯特试验中，通电导线必须

放置，导线下面小磁针才发生偏转。磁针电现象磁现象南北方向第5页2．法拉第心系“磁生电”(1)“磁生电”发觉：1831年，英国物理学家法拉第发觉了

现象。(2)法拉第把引发感应电流原因概括为五类：①改变电流；②改变磁场；③运动恒定电流；④运动磁场；⑤在磁场中运动导体。电磁感应第6页(3)电磁感应发觉使人们对电与磁内在联络认识愈加完善，宣告了

作为一门统一学科诞生。3．探究感应电流产生条件(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图4－1－1所表示)：

图4－1－1电磁学第7页试验操作试验现象(有没有电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围面积时，电路中有电流产生；包围面积时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有改变不变第8页(2)探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图4－1－2所表示)：

图4－1－2第9页试验操作试验现象(有没有电流)分析论证ＴN极插入线圈有线圈中磁场时，线圈中有感应电流；线圈中磁场时，线圈中无感应电流N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有改变不变第10页(3)模仿法拉第试验(如图4－1－3所表示)：图4－1－3第11页试验操作试验现象(线圈B中有没有电流)分析论证开关闭合瞬间有线圈B中磁场

时，线圈B中有感应电流；磁场

时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，快速移动滑动变阻器滑片有改变不变第12页(4)归纳结论：只要穿过

导体回路

发生改变，闭合导体回路中就有感应电流。闭合磁通量第13页［试身手·夯基础］1.发电基本原理之一是电磁感应。发觉电磁感应现象科学家是()A.安培 B．奥斯特C．法拉第 D．麦克斯韦答案：C第14页2.某学生做观察电磁感应现象试验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图4－1－4所表示试验电路，当它接通、断开开关时，图4－1－4电流表指针都没有偏转，其原因是()第15页A．线圈A和B之间是绝缘，B线圈所在回路中没有电源，所以B中不可能产生电流B．线圈B中没有磁场C．经过线圈A电流是恒定，穿过线圈B磁通量不发生改变D．电流能够产生磁场，但磁场却不能产生电流第16页解析：由条件可知线圈A中电流不变，产生磁场也恒定，所以穿过线圈B磁通量一直不发生改变，所以不论开关是断开还是闭合，线圈B中均不会产生感应电流，电流表指针也不会发生偏转。所以正确选项是C。答案：C第17页3．有一正方形闭合线圈，在足够大匀强磁场中运动。图4－1－5中能产生感应电流是()图4－1－5第18页解析：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。答案：D第19页4．如图4－1－6所表示，一有限范围匀强磁场宽度为d，若使一个边长为L正方形导线框以速度v匀速地经过磁场区域，已知d＞L，则导线框经过磁场过程中，图4－1－6导线框中无感应电流时间等于()第20页解析：依据产生感应电流条件可知：只要穿过闭合导体回路磁通量发生改变，回路中就有感应电流，所以导线框在进入和穿出磁场过程中有感应电流。当导线框全部处于磁场中时，穿过导线框磁通量不发生改变，没有感应电流产生。依据几何关系易知C选项正确。答案：C第21页第22页(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS。B指匀强磁场磁感应强度，S为线圈面积。图4－1－7(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS⊥。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4－1－7所表示，Φ＝BSsinθ。第23页(3)某面积内有不一样方向磁场时：分别计算不一样方向磁场磁通量，然后要求某个方向磁通量为正，反方向磁通量为负，求其代数和。(4)线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈磁感线条数不受线圈匝数影响。第24页1.如图4－1－8所表示，一矩形线圈abcd面积S为1×10－2m2，它与匀强磁场方向之间夹角θ为30°，穿过线圈磁通量Φ为1×10－3Wb。则：图4－1－8(1)磁场磁感应强度B为多大？(2)若线圈以ab边为轴翻转180°，求此过程穿过线圈磁通量改变大小ΔΦ为多少。第25页[思绪点拨]解答本题时应注意以下两点：(1)磁通量Φ＝BS中S应为线圈垂直于B面积。(2)穿过线圈磁通量有正、负之分。第26页[答案](1)0.2T(2)2×10－3Wb第27页计算磁通量改变量时，首先要明确引发磁通量改变原因，然后再进行计算，通常有以下几个情况：(1)B不变，S变，则ΔΦ＝B·ΔS；(2)B改变，S不变，则ΔΦ＝ΔB·S；(3)B变，S也变，则ΔΦ＝B2S2－B1S1；(4)B不变，S不变，θ改变，则ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)。第28页第29页穿过闭合电路磁通量发生改变，大致有以下几个情况：a．磁感应强度B不变，线圈面积S发生改变，比如闭合电路一部分导体切割磁感线时。b．线圈面积S不变，磁感应强度B发生改变，比如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生，而螺线管中电流改变时。c．磁感应强度B和回路面积S同时发生改变，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否改变。第30页d．线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生改变，比如线圈在磁场中转动时。(3)磁通量改变量ΔΦ与磁通量Φ意义不一样，大小也没有必定联络。感应电流产生与Φ无关，只取决于Φ改变，即与ΔΦ相关。第31页[名师点睛]磁感线条数可用来形象地表示一个回路磁通量大小，所以判断穿过闭合电路磁通量是否改变时，可充分利用穿过闭合电路磁感线条数是否改变来判断某过程中磁通量是否改变。第32页2.如图4－1－9所表示，导线ab和cd互相平行，则以下四种情况中，导线cd中无电流是()A．开关S闭合或断开瞬间图4－1－9B．开关S是闭合，但滑动触头向左滑C．开关S是闭合，但滑动触头向右滑D．开关S一直闭合，滑动触头不动第33页[思绪点拨]解答本题时可按以下思绪进行：第34页[解析]假如导线cd中无电流产生，则说明经过上面闭合线圈磁通量没有发生改变，也就说明经过导线ab段电流没有发生改变。显然，开关S闭合或断开瞬间、开关S闭合但滑动触头向左滑过程、开关S闭合但滑动触头向右滑过程都会使经过导线ab段电流发生改变，使cd回路中磁通量改变，在cd导线中产生感应电流。所以本题正确选项应为D。[答案]D第35页穿过某一闭合回路磁通量发生改变原因主要有两个：(1)磁感应强度改变；(2)闭合回路面积改变或闭合回路面积在垂直磁场方向上投影发生改变。第36页第37页第38页