(山东省)高中物理选修1-1讲义：划时代的发现探究感应电流的产生条件.doc

D ISIZHANG划时代的发现__探究感应电流的产生条件1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流 (如图所示)1 •奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象2 •引起电磁感应现象的原因主要有五类，分别是变化的电流、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3 •只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭L 合导体回路中就有感应电流一、 电磁感应的探索历程1 •“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应2•“磁生电”的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象产生的电流叫做感应电流二、 磁通量的计算和物理意义1 •磁通量的计算(1) 公式：①二BS2) 话用条件：①匀强磁场；② S是垂直磁场的有效面积3) 单位：韦伯，1 Wb = 1 T m22.磁通量的物理意义(1) 可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的磁感线的条数2) 同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大，当它跟磁场方向平行时，磁通 量为0三、 探究感应电流的产生条件实验操作实验现象（有无电流）分析论证导体棒静止无导体棒平行磁感线运动无闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒切割磁感线运动有2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流 （如图所示）实验操作实验现象（有无电流）分析论证N极插入线圈有N极停圈中无N极从线圈中抽出有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线S极插入线圈有圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流S极停圈中无S极从线圈中抽出有3.模仿法拉第的实验（如图所示）实验操作实验现象（线圈B中有无电流）分析论证开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流： 线圈B中磁场不变时，线圈 B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速有移动滑动变阻器的滑片4.归纳结论只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。

1. 自主思考一一判一判(1)有电流即生磁场V)⑵有磁场即生电流X )(3) 静止的电荷周围也能产生磁场 (X )(4) 磁通量计算公式 ①二BS,可计算任何磁场的磁通量 (X )(X)(5) 导体棒切割磁感线不一定产生感应电流， 但若垂直切割，则一定产生感应电流6) 穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定产生感应电流 (V)2. 合作探究一一议一议(1) 法拉第总结的引起感应电流的原因有哪些？提示：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2) 同一匀强磁场中两个面积不同的线圈，磁通量一定不同吗？提示：不一定，当两个线圈与磁场方向的夹角不同时，磁通量可能相同⑶某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路一定无感应电流吗？提示：不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某一时刻磁通量为零，则 回路中会产生感应电流课堂讲练设计.举一能迪类題磁诵量①及其变化量△①的理解与计算◎通知识1. 对磁通量的理解(1) 磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少2) 磁通量是标量，但是有正负磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过 平面的即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。

3) 某面积内有相反方向的磁场时，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2. 磁通量的计算(1)B与S垂直时(匀强磁场中),Q= BSo B指匀强磁场的磁感应强度， S为线圈的面积⑵B与S不垂直时(匀强磁场中),Q= BS丄S丄为线圈在垂直磁场方向上的投影， S丄Ssin 0,称之为有效面积，如图甲所示或者 ①二B丄SB丄为磁感线B垂直线圈平面方向上Q= BSsin 0O3.磁通量的变化磁通量的变化，大致可分为以下几种情况:⑴磁感应强度 B不变，闭合电路的面积S发生变化，如图B发生变化，如图 b⑵闭合电路的面积 S不变，磁感应强度⑶磁感应强度B和闭合电路的面积 S都不变，它们之间的夹角 a发生变化，如图 c6®方苗［典例］如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场,B= 0.8 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 0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:⑴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?(2)在磁场转过30。

角的过程中，线圈 C中的磁通量变化了多少?⑶在磁场转过180角的过程中，线圈 C中的磁通量变化了多少?［思路点拨］解答本题应把握以下三点:⑴磁通量与线圈匝数无关2)当线圈平面与磁场不垂直时，应分解 B或取S在与B垂直的平面上的投影面积3)磁感线反向穿过线圈平面时,①为负值的分量，B± = Bsin 0,如图乙所示两者磁通量相等，［解析］(1)由题意知线圈B与线圈A中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样2 — 4△①=(B2— B1) -n — 1.26 X 10 Wb所以，线圈 A和线圈B中的磁通量都减少 1.26X 10— 4 Wb2⑵对线圈C,①1= B ■ n ,当磁场转过30°时，①2 = B - n 2cos 30 ,°2故△①=①2 — ①勺=B • n (cos 30 — 1)—6=—8.41 X 10 wb①1为正，则①2为负，有：①1 =所以，线圈C中的磁通量减少8.41 X 10— 6 wb3) 磁场转过180后，磁感线从另一侧穿过线圈，若取B nr①2=— B n2 — 4故△①=①2 — ①1 = 一 2B n' =— 1.26 X 10 wb故线圈C中的磁通量变化了 1.26X 10一4 wb。

一 4 —6 —4［答案］(1)都减少 1.26 X 10 Wb (2)减少了 8.41 X 10 Wb (3)1.26 X 10 Wb磁通量的计算公式中 S为有效面积，如图所示，穿过方框 a、b的磁通! x x \ 量相等，而不是①a<①bI 1 1［|1|__ 己通题组a中有电流)1.如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈 I通过时，穿过三个线圈的磁通量分别为 ①a、①b、①c,则(A .①a<①b<①c B.①a> Qb>①cC .①a< ①c< ① b D . Oa> Oc> ①b解析：选B 当a中有电流通过时，穿过 a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数 c最多，其次是b, a中没有向外的磁感线，因此穿过闭合线圈的净磁感线条数 a最多，b次之，c最少，即 ①a>①b>①c,选项B正确2.如图所示，通有恒定电流的导线 MN与闭合线框共面，第一次 m将线框由1平移到2,第二次将线框绕 cd边翻转到2，设先后两次通 r—V;IJ过线框的磁通量变化分别为 △①1和厶①2,则() ' 1 2 ii 」A . △① 1> △①2 B. △①1< △①2 6 -NC . △①1= △①2 D .无法确定解析：选B 设线框在位置1时的磁通量为 ◎1，在位置2时的磁通量为 ①2，直线电流 产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则 △①1=®—①2,若转动线框，磁感线是 从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此 △①2=彭+①2。

根据分析知：△①1<△①2，选项B正确感应电流是否产生的判断［典例］如图所示，矩形线框 abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是 ( ):X XXX X X X X X X；A .向右平动（ad边还没有进入磁场）B. 向上平动（ab边还没有离开磁场）C. 以be边为轴转动（ad边还没有转入磁场）D .以ab边为轴转动（转角不超过90 °［思路点拨］解答本题时应把握以下两点：（1） 产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化2） 判断线框做各种运动时穿过线框的磁通量是否发生变化［解析］选项A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积 S均发生变化（A情况下 S增大，D情况下S变小），穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会 产生感应电流而选项B、C所描述的情况中， 线框中的磁通量均不改变， 不会产生感应电流D中磁通量的大小变小［答案］A判断产生感应电流的条件应注意的问题（1） 磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流2） 闭合回路切割磁感线，但磁通量没变，不产生感应电流3） 初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。

4） 线圈有正反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量发生变化，产生感应电流总之，不论什么情况，只要满足同时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；反过来说，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◎通题组1. ［多选］下图均为闭合线框在磁场中运动，请判断能产生感应电流的情况 （ ）垂直紙面向外A B解析：选CD 产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化， A、B没有磁通量的变化，所以没有感应电流， C、D是闭合回路，同时磁通量发生变化，所以产生感应电流2•如图所示，条形磁铁以速度 v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是 （ ）A •螺线管中不会产生感应电流B.螺线管中会产生感应电流C .只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D •只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流解析：选B 螺线管所在的回路是闭合的，当条形磁铁向螺线管靠近时，穿过闭合回 路的磁通量发生变化，产生感应电流甲 乙 丙 丁（1） 有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流你认为他的说法对吗？ ，图 可支持你的结论。

2） 探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系A .根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论： B.根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论： 解析：（1） 一部分导体在磁场中运动磁通量不一定发生变化，因此不一定发生电磁感应现象，也就不一定产生感应电流，图丙中指针不偏转就说明这一结论2）A项，图甲和图乙是采用控制变量法的对比实验，即保持磁场方向不变的情况下，研究指针的偏转方向（感应电流的方向）与导体的运动方向间的关系 B项，图乙和图丁也是采用控制变量法的对比实验，即保持导体运动方向不变的情况下，研究指针的偏转方向 （感应电流的方向）与磁场方向间的关系答案：（1）不对 丙（2）A项，当磁场方向不变时，感应电流的方向与导。