划时代的发现-探究感应电流的产生条件-ppt课件.ppt

1 划时代的发现•1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件•2 探究感应电流的产生条件1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 知识必备知识必备知识必备知识必备►知识点一　电磁感应的探究历程知识点一　电磁感应的探究历程1．．““电生磁电生磁””的发现的发现1820年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家________________发现了电流的磁效发现了电流的磁效应．应．2．．““磁生电磁生电””的发现的发现1831年，英国物理学家年，英国物理学家________________发现了电磁感应现发现了电磁感应现象象. .法拉第奥斯特1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 知识必备知识必备3．法拉第的概括．法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：( (1) )变化的变化的________________；； ( (2) )变化的变化的________________；；( (3)________)________的恒定电流；的恒定电流；( (4)________)________的磁铁；的磁铁；( (5) )在磁场中运动的在磁场中运动的________.________.4 ．．电磁感应电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫的电流叫________________．．电流磁场运动运动导体感应电流1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 知识必备知识必备►知识点二　感应电流产生的条件知识点二　感应电流产生的条件只要穿过闭合导体回路的磁通量只要穿过闭合导体回路的磁通量________________，闭合导体，闭合导体回路中就会产生感应电流．回路中就会产生感应电流．发生变化1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动学习互动学习互动►考点一　磁通量的理解和计算•[想一想] 磁通量是矢量还是标量？有没有正、负之分？ 1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动►【答案】标量　有．如某面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，则反方向的磁通量为负，合磁通为其代数和．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动[ [要点总结要点总结] ]1．．B与与S垂直时垂直时( (匀强磁场中匀强磁场中) )：：Φ＝＝B··S，，B为匀强磁为匀强磁场的场的______________________，，S为线圈的为线圈的________________．．2．．B与与S不垂直时不垂直时( (匀强磁场中匀强磁场中) )：：Φ＝＝B··S⊥⊥，，S⊥⊥为线为线圈在垂直于磁场方向上的圈在垂直于磁场方向上的________________________，在应用时可将，在应用时可将S分分解到与解到与B B垂直的方向上，如图垂直的方向上，如图4­2­1所示，所示，Φ＝＝________________．．面积磁感应强度有效面积BSsin θ 图图4­2­11 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•3．某面积内有不同方向的磁场时：分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和．•4．线圈为多匝时，磁通量的计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数的影响．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•例1　如图4­2­2所示，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θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：•(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；•(2)磁通量的变化量ΔΦ.图图4­2­21 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•(1)BSsin θ　－BScos θ　(2)－BS(cos θ＋sin θ)•[解析] (1)方法一：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 θ，所以Φ1＝BSsin θ.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 θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BScos θ.• 方法二：如图所示，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 θ，B左＝Bcos θ，所以Φ1＝B上S＝BSsin θ，Φ2＝－B左S＝－BScos θ.1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动► (2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1＝BSsin θ；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θ角时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值，Φ2＝－BScos θ.所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin￿θ＝－BS(cos θ＋sin θ)． 1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动►考点二　探究感应电流产生的条件•[情景1] 如图4­2­3所示，导体棒AB前后平动、左右平动、上下平动，引起电流表指针的摆动方向已记录在下表中．图图4­2­3导体棒的运动电流表指针的摆动方向向前平动向左向后平动向右向左平动不摆动向右平动不摆动向上平动不摆动向下平动不摆动1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动►在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动►【答案】当导体棒前后平动切割磁感线时能够产生感应电流．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动[ [要点总结要点总结] ]1．实验中，部分导体切割磁感线，闭合电路．实验中，部分导体切割磁感线，闭合电路________________发生变化时发生变化时( (磁场不变化磁场不变化) )，有电流产生；当导体棒左右、上，有电流产生；当导体棒左右、上下平动，闭合电路下平动，闭合电路________________没有发生变化时，无电流产生．没有发生变化时，无电流产生．所围面积所围面积1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动►[情景2] 如图4­2­4所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止放圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动方向已记录在下表中．磁铁的运动电流表指针的摆动方向N极插入线圈向右N极停圈中不摆动N极从线圈中抽出向左S极插入线圈向左S极停圈中不摆动S极从线圈中抽出向右图图4­2­41 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•通过分析表格，回答下列问题：•(1)在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够产生感应电流？•(2)产生感应电流时，发生了什么变化？1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•【答案】 (1)磁铁插入和抽出线圈时，闭合回路中能够产生感应电流．•(2)磁铁插入线圈时，线圈内部的磁场由弱变强；磁铁从线圈中抽出时，线圈内部的磁场由强变弱．也就是当线圈内部的磁场强弱发生变化时，闭合回路会产生感应电流．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动[ [要点总结要点总结] ]2．实验中，磁铁相对线圈运动，线圈内．实验中，磁铁相对线圈运动，线圈内________________发生发生变化，变变化，变________________或者变或者变________(________(线圈面积不变线圈面积不变) )，有电流，有电流产生；当磁铁圈中静止时，线圈内产生；当磁铁圈中静止时，线圈内________________不变化，无不变化，无电流产生．电流产生．磁场磁场弱强1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•[情景3] 某同学按照如图4­2­5所示的装置进行实验，得到了下表所示的实验现象，分析实验并回答下列问题：图图4­2­5操作现象开关闭合瞬间 有电流产生开关断开瞬间有电流产生开关处于闭合状态，滑动变阻器不动无电流产生开关处于闭合状态，迅速移动滑动变阻器的滑片有电流产生1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•(1)在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？•(2)产生感应电流时，发生了什么变化？1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动• 【答案】(1)线圈A所在的电路的开关闭合、断开瞬间以及迅速移动滑动变阻器的滑片时，产生感应电流．•(2)产生感应电流时，线圈A中的电流发生了变化．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•[要点总结]•3．实验中，通、断电瞬间以及滑动变阻器的滑片迅速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内________发生变化，变________或者变________(线圈面积不变)，有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈B内________不变化，无电流产生．•由以上探究，可得出结论：只要穿过闭合导体回路的________发生变化，闭合导体回路中就有感应电流．磁通量大小磁通量磁通量1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动• 例2　如图4­2­6所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线的磁场中：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D不动，E向上平动(E线圈有个缺口)，判断各线圈中有没有感应电流． 图图4­2­61 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•B、C中有感应电流，A、D、E中无感应电流•[解析] 在通电长直导线的磁场中，五个线圈所处位置的磁通量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱．•A向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有感应电流．•B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流．•C绕轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，必产生感应电流．•D不动，穿过线圈的磁通量不变，故没有感应电流．•E向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不闭合，因此无感应电流．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•例3　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1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 学习互动学习互动•D　[解析] 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流．A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件．C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，D选项正确． 1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测自我检测自我检测•1．(磁通量)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是(　　)•A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大•B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大•C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零•D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的　1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•C　[解析] 穿过闭合回路的磁通量的大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误；同样由磁通量的变化情况，也无法判断其中一个因素的变化情况，C项正确，D项错误．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•2．(磁通量)如图4­2­7所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，通过线圈a、b、c的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是(　　)图图4­2­71 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•A．Φa<Φb<Φc　　　　•B．Φa>Φb>Φc•C．Φa<Φc<Φb •D．Φa>Φc>Φb1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•B　[解析] 当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈向里的磁感线条数一样多，穿过c向外的磁感线条数最多，a中无向外的磁感线．因此，合磁通量的关系，应该是Φa>Φb>Φc.1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•3 如图4­2­8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，下列办法中不可行的是(　　)图图4­2­81 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•A．将线框向左拉出磁场•B．以ab边为轴转动(小于90°)•C．以ad边为轴转动(小于60°)•D．以bc边为轴转动(小于60°)1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•D　[解析] 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(小于90°)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．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．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)，线框中无感应电流产生．1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•4．(产生感应电流的条件)(多选)如图4­2­9所示的各种情况中能产生感应电流的是(　　)丙丙图图4­2­91 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动•B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时•C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时•D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件│ │ 自我检测自我检测•BD　[解析] A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，线圈中都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中无感应电流，故C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A产生的磁场变化，螺线管B中的磁通量变化，线圈中有感应电流，故D正确．。