2019_2020学年高中物理第一章1电磁感应的发现2感应电流产生的条件课件教科版.pptx

1、第一章电磁感应,1.电磁感应的发现2.感应电流产生的条件,1.知道什么是电磁感应,了解电磁感应现象的发现过程,了解电磁感应规律的发现对社会发展的重大意义. 2.进一步认识磁通量的概念,能结合实例对磁通量是否变化进行定性或定量的判断. 3.知道什么是感应电流,经历感应电流产生条件的探究过程,理解感应电流的产生条件并能应用这一条件判断感应电流能否产生.,一、电磁感应的发现 1.奥斯特“电生磁”的启迪. 1820年,奥斯特从实验中发现了电流的磁效应,不少物理学家根据对称性的思考提出:既然电能生磁,那么磁能否生电呢? 2.法拉第“磁生电”的发现. 1831年,英国物理学家法拉第历经10年的探索终获成功

2、,证实了“磁生电”现象的存在,并把这些现象正式定名为电磁感应.由电磁感应现象产生的电流叫感应电流.,3.法拉第的概括. 法拉第把引起感应电流的现象概括为五类,它们都与变化和运动 相联系,4.发现电磁感应现象的意义. 电磁感应的发现,使人们发明了发电机,把机械能转化成电能;使人们发明了变压器,解决了电能远距离传输中能量大量损耗的问题;使人们制造出了结构简单的感应电动机,反过来把电能转化成机械能.电磁感应为发电、输电和用电等技术创新全面地提供了条件,使人类迈进了电气化时代.,电流的磁效应与电磁感应有什么区别? 提示:它们互为因果关系,电流的磁效应是“电生磁”,而电磁感应是“磁生电”.,二、感应电流

3、产生的条件 1.实验探究. (1)探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示).,当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中有感应电流产生.,(2)探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(如图所示).,探究(1)表明感应电流的产生条件与闭合回路包围的磁场面积有关;探究(2)表明感应电流的产生条件与磁感应强度变化有关.想一下:在我们学过的物理量中有没有与这两个因素都有关的物理量呢?若有,它又是什么物理量? 提示:有,磁通量.,2.产生感应电流的条件. 穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生.,通过教材中的两个探究实验,得出了“两个”产生感应电流的

4、条件.它们的区别是什么?它们的基本原因相同吗? 提示:“两个”产生感应电流的条件,区别是在两个不同的实验情景中得出的.但它们的基本原因是相同的,是产生感应电流条件的两种不同表述.,探究一,探究二,磁通量的分析、计算 1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时:=BS.B指匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的面积. (2)B与S不垂直时:=BS.S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积.在应用时可将S投影到与B垂直的方向上,也可以将B分解为垂直于S和平行于S两个分量,则=BS,如图所示,=BScos . (3)某面积内有穿过不同方向的磁场时:磁通量是标量,但有正负,其正负表示与规定的穿入方向相同或相反

5、,穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和.,探究一,探究二,2.非匀强磁场中磁通量的分析 条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场,通常只对穿过线圈的磁通量进行定性分析.分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积及磁场与线圈的夹角等因素,可充分利用磁感线来判断.即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数,穿过线圈的磁感线的条数变化,则说明磁通量变化. 特别提醒(1)线圈为多匝时,不影响每一匝线圈磁通量的计算,即NBS,因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响. (2)若线圈面积S1大于磁场区域面积S2,如图所示,那么=BS中的S应指闭合回路中处于磁场中的有效面积,即S2.,探究一,探究二,感应电流有无的

6、判断 感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化,所以判断感应电流有无时: (1)明确电路是否为闭合电路; (2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化. 穿过闭合电路的磁通量变化情况列表如下:,探究一,探究二,探究一,探究二,探究一,探究二,特别提醒(1)磁感线的条数可用来形象地描述一个回路的磁通量大小,所以判断穿过闭合电路的磁通量是否发生变化时,可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化. (2)闭合电路中线圈有没有做切割磁感线运动并不是产生感应电流的条件,如图所示,线圈做切割磁感线运动时,回路中可能产生感应电流(线圈向右切割时),也可能不产生感应电流(线

7、圈向左完全处于磁场内部切割时或如图向上、向下运动时).,【例题1】 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,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. 点拨:对=BS=BS的准确理解;磁通量是标量,但有正负之分.,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面积为S=Ssin ,所以1=BSsin .在末位置,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面积为S=Scos .由于磁感线从反面穿入,所以2=-BScos . 解法二:如图

8、所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解,得B上=Bsin ,B左=Bcos 所以1=B上S=BSsin 2=-B左S=-BScos . (2)开始时B与线框平面成角,穿过线框的磁通量1=BSsin ;当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量减少,当转动时,穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至90时,磁感线从另一面穿过,磁通量变为“负”值,2=-BScos .所以,此过程中磁通量的变化量为 =2-1=-BScos -BSsin =-BS(cos +sin ).,答案:(1)BSsin -BScos (2)-BS(cos +sin ) 反思(1)公式=BS的成立是有条件的,

9、即B与S相互垂直,若不垂直,则可通过分解B或寻找S在垂直于B平面内的投影面积来处理.(2)、都是标量,但有正、负之分.,【例题2】(多选)如图所示,竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流,有一矩形线框abcd与导线在同一平面内.在下列情况中线圈产生感应电流的是() A.导线中电流变小 B.线框向右平动 C.线框以ab边为轴转动 D.线框以直导线ef为轴转动 点拨:产生感应电流的条件有两个,一是电路需闭合,二是穿过回路的磁通量发生变化.,解析:选项A,因I减小而引起导线周围的磁场减弱,使穿过线框的磁通量减少,故有感应电流产生.选项B,因远离直导线,磁感线分布变疏(如图甲所示),因此线框向右平动时,穿过线框的磁通量减少,线框中有感应电流产生.选项C,当线框在如图甲所示位置时,穿过线框的磁通量较大,线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化,有感应电流产