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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

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    • 1、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

      2、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

      3、“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(B

      4、sin )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1.256104 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)r21.256104 Wb 即A、B线圈中的磁通量都减少1.256104 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

      5、案,图7,减少了6.28105 Wb 减少了1.256104 Wb,对线圈C,1Br26.28105 Wb 当转过90时,20, 故12106.28105 Wb6.28105 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2312Br21.256104 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

      6、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

      7、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

      8、,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).,

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