高中物理 第四章 电磁感应 第1讲 划时代的发现 第2讲 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修

第四章 电磁感应,第2讲 探究感应电流的产生条件,第1讲 划时代的发现,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电磁感应的发现,(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？,答案,(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？,答案,电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动.,电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流.,1.电流的磁效应 丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了 现象与 现象之间存在密切联系. 2.电磁感应现象的发现 英国物理学家 发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为 .产生的电流叫做 .,奥斯特,电,磁,法拉第,电磁感应,感应电流,判断下列说法的正误. (1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生明显转动.( ) (2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.( ) (3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.( ) (4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( ),×,×,×,(2)由图示位置绕OO转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？,(1)分别求出BS(图示位置)和BS(线框绕OO转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.,二、磁通量及其变化,如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.,图1,BS 0,答案,答案,1.定义：闭合回路的面积与 穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量. 2.公式： ，其中的S应为平面在 上的投影面积.大小与线圈的匝数 关(填“有”或“无”). 3.磁通量的变化量： .,垂直,垂直于磁场方向,无,21,BS,判断下列说法的正误. (1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大.( ) (2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零.( ) (3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的.( ) (4)利用公式BS，可计算任何磁场中某个面的磁通量.( ),×,×,×,三、感应电流产生的条件,如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生.(填“有”或“无”),图2,有,无,如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”),有,无,图3,如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”),有,无,有,图4,产生感应电流的条件 只要穿过 导体回路的 ，闭合导体回路中就有感应电流.,闭合,磁通量发生变化,判断下列说法的正误. (1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.( ) (2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生.( ) (3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流.( ) (4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流.( ),×,×,×,2,题型探究,一、磁通量 的理解与计算 1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时，BS. (2)B与S不垂直时，BS，B为B垂直于线圈平面的分量. 如图5甲所示，BS(Bsin )·S. 也可以为BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积， 如图乙所示BSBScos .,图5,2.磁通量的变化 大致可分为以下几种情况： (1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图6(a)所示. (2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示. (3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化. 如图(c)所示.,图6,例1 如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm, 1匝.问：,图7,(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？,解析,答案,图7,A、B线圈的磁通量均减少了1.256×104 Wb,A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. (B2B)·r21.256×104 Wb 即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×104 Wb,(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？,解析,答案,图7,减少了6.28×105 Wb 减少了1.256×104 Wb,对线圈C，1Br26.28×105 Wb 当转过90°时，20， 故12106.28×105 Wb6.28×105 Wb 当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负， 有3Br2，故2312Br21.256×104 Wb.,(1)磁通量与线圈匝数无关. (2)磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反. (3)磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示，穿过某个面的有效磁感线条数越多，磁通量越大；条数发生变化，则磁通量发生变化.,二、感应电流产生条件的理解及应用 1.感应电流产生条件的理解 不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化. 2.区别与：感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与有关.与的大小没有必然的联系.,例2 (2015·诸暨高二检测)(多选)如图8所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是,图8,A.当右边磁铁S极离开B端时，线圈产生感应电流 B.当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时， 线圈中产生感应电流 C.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流 D.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流,答案,解析,当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B正确； 当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确.,判断是否产生感应电流的技巧 (1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可. (2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零但是变化的仍然可以产生感应电流. (3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能.,针对训练 (2015·嵊州高二检测)(多选)如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是,图9,A.开关S闭合的瞬间 B.开关S闭合后，电路中电流稳定时 C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间,答案,例3 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是,答案,解析,在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流； 选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流； 选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.,判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意： (1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”. (2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.,达标检测,3,1.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,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确. C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误.在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确.,2.(多选)下图中能产生感应电流的是,答案,解析,1,2,3,4,根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流； B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流； C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流； D选项中，磁通量发生变化，有感应电流.,A. ab B. ab C. ab D. 不能比较,3.如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量a、b的大小关系为,答案,解析,1,2,3,4,图10,1,2,3,4,条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是： 磁铁内外磁感线的条数相同； 磁铁内外磁感线的方向相反； 磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个 同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁 在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量进出，由于两圆环面积SaSb，两圆环的进相同，而 出a出b，所以穿过两圆环的有效磁通量ab，故A正确.,A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动 C.以ad边为轴转动(小于60°) D.以bc边为轴转动(小于60°),4.(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是,答案,解析,图11,1,2,3,4,1,2,3,4,将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流. 当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).,