《运动》-第五章第5节（下）

NS甲乙试比较甲、乙两电路的异同在《恒定电流》一章里，电路中存在持续电流的条件是：（1）闭合电路；（2）电源(电动势,维持电压)产生感应电流的条件：（1）闭合电路；利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象.电动势是描述电源性质的一个重要物理量.（2）磁通量变化1.定义:在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势.SN+G++一、感应电动势（E）

产生感应电动势的那部分导体就相当于电源2.产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势.3.感应电动势与感应电流：只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势;

若电路又闭合,电路中就有感应电流.

磁通量变化是电磁感应的根本原因,产生感应电动势是电磁感应现象的本质.探究实验一：探究影响感应电动势大小的因素请思考：1.电流大小与哪些因素有关？2.哪些变化可以使电流变大？3.电流大小与电动势大小有什么关系？所用条形磁铁数目插入或拔出的方式磁通量的变化情况电流表指针的偏转感应电动势的大小1根快速2根快速实验1结论：小小小大大大在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化量ΔΦ有关，ΔΦ越大，E越大.探究实验二：探究影响感应电动势大小的因素请思考：1.电流大小与哪些因素有关？2.哪些变化可以使电流变大？3.电流大小与电动势大小有什么关系？所用条形磁铁数目插入或拔出的方式ΔΦ所用的时间Δt电流表指针的偏转感应电动势的大小1根慢速1根快速小大多少小大实验2结论：在磁通量变化相同时，感应电动势E的大小与磁通量变化所用的时间Δt有关，Δt越小E越大.实验结论：感应电动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关.【探究归纳】二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比定律内容取适当单位则k=1线圈由1匝n注意：公式中Δ

取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断.1.公式:n为线圈的匝数问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?

磁通量的变化率和磁通量大小、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).【拓展思考】

物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化

Ф穿过回路的磁通量变化了多少磁通量变化率穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小2.理解Φ、△Φ、的意义产生感应电动势的条件【对点训练1】匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。解题关键：1.磁通量的变化率为△φ/△t，不是φ/△t2.线圈匝数为200不是单匝线圈解析：×

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×××

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××Gabv三、导体切割磁感线时的感应电动势

导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势ab分析：回路在时间Δt内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔS=BLvΔtv是相对于磁场的速度L应为有效长度θvBv1=vsinθ

v2=vcosθ

若导体斜切磁感线，即导体运动方向与导体本身垂直，但跟磁感应强度方向有夹角,则得到的感应电动势的表达式是怎样的？（为v与B夹角）

【拓展思考】2.导线的长度L应为有效长度.注意：1.导线运动方向和磁感线平行时,E=03.速度v为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值)lv四、对比两个公式求平均感应电动势△t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度【对点训练2】如图所示，abcd是一个固定的U形金属框架,ab和cd边都很长，bc边长为L，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(无摩擦)，它的电阻为R.现沿垂直于框架平面的方向加一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，已知以恒力F向右拉导体ef时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度.解析:设导体杆做匀速运动时的速度为v，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知：E=BLv、I=而磁场对导体杆的作用力为F安=BLI,杆ef做匀速运动，由平衡条件有F=F安，解得匀速滑动时的速度为：v=【对点训练3】如图所示,边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动,磁感应强度为B,初始时刻线框所在面与磁感线垂直,经过时间t转过120°角,求:线框内感应电动势在t时间内的平均值。解题关键：1.转过1200时线框平面与磁场不垂直计算磁通量时要用垂直磁场的面积，2.若磁场穿入某面时磁通量为正，则穿出该面时磁通量为负。解析:设初始时刻线框朝纸外的一面为正面时,此时磁通量Φ1=Ba2,磁感线从正面穿入,t时后,磁通量Φ2=()Ba2,穿出该面，

此过程磁通量的变化量应当是(Φ1+Φ2),根据法拉第电磁感应定律E=求出平均电动势：.1.感应电动势：由电磁感应产生的电动势。2.法拉第电磁感应定律：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比E=3.区别：磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率4.导体切割磁感线产生的感应电动势Ｄ1.关于电磁感应，下述说法中正确的是()A.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C.穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大2.(2014·江苏高考)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为(

)A.

B.

C.

D.

B

3.如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R＝99Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20㎝2，电阻为1Ω，磁感应强度以100T／s的变化率均匀减少.在这一过程中通过电阻R的电流多大？答案：I=0.1A4.如图所示的匀强磁场中，B=0.4T，导体ab长L=40cm，电阻R=0.5Ω，框架电阻不计，外力F拉动导体ab使其从静止开始以a=5m/s2的加速度匀加速向右运动，求t=2.0s时电路中产生的感应电流?答案：I=3.2A互动探究：上例中，若不计导体与轨道间的摩擦，外力F是恒力还是变力？答案：变力只有顺从自然，才能驾驭自然.——培根观看视频，思考以下问题1.电键在闭合时铁钉为什么被吸了起来？2.我们知道磁铁吸铁，该实验给我们揭示了什么规律？哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。实例：摩擦生热、蒸汽机奥斯特实验：揭示了什么？一、划时代的发现奥斯特的实验实现了电和磁的第一次握手。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”同学们，奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？对称性的思考……英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象.依据：磁化和静电感应现象.猜想：磁铁应该可以感应出电流！信念：一定要转磁为电！1831年8月29日开关电池组电流计法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物.1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流.“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应.利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。1.从法拉第十年探索的艰难历程中,你对法拉第的研究思想、研究方法和精神，有什么体会和感想？2.法拉第出身贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感想？你能归纳电磁感应产生的条件么？法拉第发现五种类型可以引起感应电流：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.有规律吗？若有，什么规律？二、探究电磁感应的产生条件.仔细观察实验，哪些操作能产生感应电流？哪些不能产生感应电流？分析：磁感应强度B不变，面积S发生变化，产生感应电流。探究实验：请观察并记录感应电流的产生情况N极插入N极抽出S极插入S极抽出磁通量的变化有无感应电流有有有有有有有有NSNS磁场变化了分析：面积S不变，磁感应强度B发生变化，闭合电路中产生感应电流。尝试总结感应电流的产生条件请观察并记录感应电流的产生情况模仿法拉第实验操作有无感应电流开关闭合瞬间开关闭合，滑动变阻器不动开关闭合，滑动变阻器触片滑动开关断开瞬间拔出和插入铁芯有没有有有有分析：面积S不变，磁感应强度B发生变化，闭合电路中产生感应电流。由于线圈Ａ中电流的变化，线圈Ｂ中的磁场也在变化．磁场变化了尝试总结感应电流的产生条件

从上面几个实验可以看出，产生感应电流的条件与磁场的变化有关，也就是说与磁感应强度的变化有关系；另外，与闭合电路包围的面积也有关系。由于闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量，所以可以用磁通量来描述感应电流的产生条件。【探究归纳】

只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。对点训练1.有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．能产生感应电流的是(

)D2.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是(

)A.线圈中通以恒定的电流B.通电时，使变阻器的滑片P匀速移动C.通电时，使变阻器的滑片P加速移动D.将开关突然断开的瞬间解题关键：1.右侧线圈处于左侧线圈产生的磁场中.2.左侧线圈的磁场是由流经线圈的电流产生的.3.只有磁通量变化才能产生感应电流.A一、电与磁的联系.1.奥斯特梦圆“电生磁”.2.法拉第心系“磁生电”.二、感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.1.（多选）下列关于产生感应电流的说法中，正确的是（）A.只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流产生B.只要闭合导线做切割磁感线的运动，导线中就一定有感应电流C.闭合电路的一部分导体，若不做切割磁感线运动，则闭合电路中就一定没有感应电流D.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就一定有感应电流AD2.(2014·新课标全国卷Ⅰ)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中能观察到感应电流的是(

)A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化D3.（多选）如图所示，开始时矩形线框平面与