电磁感应现象的产生复习课程.ppt

对应学生用书P1本章的内容主要是讲述电磁感应现象的产生，确定感应电动势的大小和方向的一般规律，以及电磁感应现象在现实生活中的应用内容主要包括以下几个方面：一是电磁感应现象及产生感应电流的条件；二是感应电流的方向；三是感应电动势的大小；四是电磁感应的应用电磁感应定律的发现，不仅在科学和实践上具有重要意义，而且发现定律的思想以及发现过程中法拉第所表现的科学态度、意志力等都对后人有着重要的启迪和教育意义人类对“电与磁”关系的认识过程，反映了科学发展过程的继承性，以及科学家群体的巨大作用本章可划分为三个单元：第一单元包括“划时代的发现”“探究感应电流产生的条件”和“楞次定律”，是从感应电流认识电磁感应现象，重点是感应电流的产生条件和方向遵从的规律第二单元包括“法拉第电磁感应定律”和“电磁感应现象的两类情况”，定量描述感应电动势的大小，揭示电磁感应现象的本质第三单元介绍三种具体的电磁感应现象的特点及应用有“互感和自感”“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”前两部分是本章的重点本章是以电场和磁场等知识为基础，研究了电磁感应的一系列现象，通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般方法楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律现象的背后是本质，因此，做好实验并深入探究和深刻理解现象背后的本质是掌握本章知识的重要方法对应学生用书P1本章的核心是感应电流方向判断和感应电动势大小的计算需要在理解规律的基础上，加强应用训练，达到熟练基本方法和思路，灵活运用公式和规律本章涉及力学、电路、电场等问题需要综合运用力学中的牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律及电路中的电功、电功率、闭合电路欧姆定律和静电场中的电容等解答本章综合问题提高分析和综合能力不仅是解答物理问题的需要，同时也是我们学习的目的之一第1、2节节 划时时代的发现发现 探究感应电应电流的产产生条件元贝驾考 http:/ 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/ 驾考宝典2016科目一 科目四1 “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教 材 要 点 解 读对应学生用书P13法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的电流；(2)变化的磁场；(3)运动的恒定电流；(4)运动的磁铁；(5)在磁场中运动的导体 4电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流5发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代电电生磁和磁生电电是两个不同的过过程，要抓住过过程的本质质，电电生磁是指运动电动电 荷周围产围产 生磁场场；磁生电电是指线线圈内的磁通量发发生变变化而在闭闭合线线圈内产产生了感应电应电 流要从本质质上来区分它们们1物理意义表示穿过某一面积的磁感线条数2定义式BS.3应用 BS时需注意以下四点(1)公式BS的适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直，即BS.如图所示(2)对S的理解S为有效面积，即SS.如果磁感线和平面不垂直，S应取平面在垂直磁感线方向上的投影面积如图所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，磁感应强度为B，线圈面积为S.垂直磁感线的有效面积SScos，则穿过线圈的磁通量BScos.S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积如图所示，若闭合电路EFGH和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1S2，但穿过平面S1和S2的磁场面积是相同的，所以穿过S1和S2的磁通量是相同的因此，BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积S2. (3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)如下图(左)所示，有两个环a和b，其面积SaSb，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小我们若从上往下看，则穿过环a、b的磁感线如下图(右)所示，磁感线有进有出，相互抵消后，即aa出a进，bb出b进，因a出b出，a进b进，所以a出a进b出b进，即ab. 磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向(4)磁通量与线圈的匝数无关磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求、时，不必考虑线圈匝数n.判断穿过闭过闭 合导导体回路的磁通量是否变变化时时，可充分利用磁感线线来进进行定性判断即通过观过观 察穿过闭过闭 合导导体回路的磁感线线的条数是否变变化判断某过过程中磁通量是否变变化1实验探究探究1：导体棒在磁场中运动是否产生电流？如图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，实验现象如下： 实验操作实验现象(有无电流)导体棒静止无导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有探究2：条形磁铁在螺线管中运动是否产生电流？如图所示，将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管，实验现象如下：实验操作实验现象(有无电流)实验操作实验现象(有无电流)N极插入线圈有S极插入线圈有N极停圈中无S极停圈中无N极从线圈中抽出有S极从线圈中抽出有探究3：模拟法拉第的实验改变线圈A中的电流，线圈B中是否产生电流？如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装圈B的里面，实验现象如下：实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器滑片不动无开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有2.分析论证探究1：观察闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的条件导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生：磁场的强弱没有变化，但导体棒切割磁感线运动使闭合电路包围磁场的面积在变化，从而改变穿过回路的磁通量探究2：进一步观察导体不动而磁铁运动时是否产生感应电流将磁铁插入或拔出线圈的过程中，线圈中有电流产生：线圈中的磁场强弱发生了变化，从而改变穿过回路的磁通量探究3：研究导体静止在磁场中时能否获得感应电流的问题将开关闭合或断开以及改变滑动变阻器的滑片位置时，电流表中有电流通过：当使线圈A中电流变化，导致通过线圈B中的磁场强弱发生变化，从而改变穿过回路的磁通量1产生感应电流的条件产生感应电流的条件可总结为：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生感应电应电 流产产生条件可以归纳为归纳为 两条：一是回路闭闭合；二是磁通量变变化2特殊情况：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，闭合电路中可能有感应电流产生在利用“切割”来讨论讨论 和判断有无感应电应电 流时时，应应该该注意：1导导体是否将磁感线线“割断”，如果没有“割断”，就不能说说切割如下图图所示，(甲)、(乙)两图图中，导线导线是真“切割”，而图图(丙)中，线线圈平面与磁感线线平行，线线圈没有切割磁感线线2即使导导体真“切割”了磁感线线，也不能保证证就能产产生感应电应电 流如下图图所示，对对于图图(甲)，尽管导导体“切割”了磁感线线(匀强磁场场)，但此时时穿过闭过闭 合线线框的磁通量并没有发发生变变化，没有感应电应电 流；对对于图图(乙)，导导体框的一部分导导体“切割”了磁感线线，穿过线过线 框的磁感线线条数越来越少，线线框中有感应电应电 流；对对于图图(丙)，闭闭合导导体在非匀强磁场场中运动动，切割了磁感线线，同时时穿过过线线框的磁感线线条数减少，线线框中有感应电应电 流3即使是闭闭合回路的部分导导体做切割磁感线线的运动动，也不能绝对绝对 保证证一定存在感应电应电 流，如图图所示，ABCD方框的一部分在匀强磁场场中上下平动动，尽管是部分切割，但同样样线框中没有感应电应电 流由以上讨论讨论 可见见，导导体切割磁感线线，不是在导导体中产产生感应电应电 流的充要条件，归归根结结底还还要看穿过闭过闭合回路的磁通量是否发发生变变化. 解 题 方 法 指 导对应学生用书P3 矩形线框abcd的面积为S，可绕它的一条对称轴OO转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO垂直，初位置时线框平面与磁场方向平行，如图求： (1)初位置时穿过线框的磁通量1为多少？(2)当线框沿图所示方向转过60角时，磁通量2为多少？这一过程中磁通量的变化量1为多少？(3)当线框沿图所示方向由(2)中的位置再转过60角时，磁通量3为多少？这一过程中2为多少？【解析】 作出如图图所示的俯视图视图 (1)当处处于如图图所示位置时时，从俯视图视图 可看出线线框平面与磁场场方向平行，没有磁感线线穿过过矩形线线框，故10.【方法总结】磁感应强度与回路平面夹角为1，那么求磁通量变化的方法有以下几种：情况方法其他不变，B改变 BSsin其他不变，S改变 SBsin其他不变，改变 BS(sin2 sin1)B， S， 中有两个或三个一起变化 2 1注意：前三种方法都是有条件的，第四种方法是普遍成立的，求出初态态磁通量1和末态态磁通量2，规规定从一个面穿过为过为 正值值(如规规定末态态磁通量为为正值值)，则则初、末同向穿过过平面时时有|21|，若初、末反向穿过过平面则则有21.(2013泰安高二检测)如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，B10.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝问：(1)在B1减为B20.4 T的过程中，A和B中磁通量改变多少？(2)在磁场转过30角的过程中，C中磁通量改变多少？解析：(1)对对A线线圈：A1B1r2，A2B2r2.磁通量的改变变量：A|A2A1|(0.80.4)3.14104 Wb1.256104 Wb对对B线线圈：B1B1r2，B2B2r2.其中r为为磁场场的半径磁通量的改变变量：B|B2B1|(0.80.4)3.14104 Wb1.256104 Wb. 如图所示，在同一铁芯上有A和C两个线圈，其中A线圈与滑动变阻器、电源、开关相连，C线圈两端与灵敏电流计相连，在以下采取的做法中，能使灵敏电流计的指针偏转的是() A开关S闭合的瞬间B开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动C开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动D开关S断开的瞬间【解析】 开关S闭闭合瞬间间，A线线圈中电电流迅速变变化，A内磁通量变变化，使C线线圈磁通量变变化，产产生感应电应电 流，灵敏电电流计计的指针针偏转转，选项选项 A正确开关S闭闭合后，变变阻器滑片P向右滑动时动时 ，闭闭合电电路的总电总电 阻减小，电电流增大，A线线圈中的电电流增大，磁通量增大，使C线线圈中的磁通量增大，产产生感应电应电 流，灵敏电电流计计的指针针偏转转，选项选项 B正确开关S闭闭合后，变变阻器滑片P保持不动动，闭闭合电电路中电电流恒定，A线线圈中的磁通量不变变，C线线圈中的磁通量不变变，无感应电应电 流，灵敏电电流计计的指针针不偏转转，选项选项 C错错误误开关S断开瞬间间，A线线圈中电电流变变化，磁通量也变变化，C线线圈中的磁通量变变化，产产生感应电应电 流，灵敏电电流计计的指针针偏转转，选项选项 D正确综综上所述，A、B、D正确【答案】 ABD【方法总结】判断感应电流有无的步骤：(1)明确回路是否为闭为闭 合导导体回路(2)明确磁场场分布特点(如直线电线电 流磁场场、通电电螺线线管或磁铁铁的磁场场等)以及磁场场是均匀分布，还还是变变化等(3)分析闭闭合导导体回路内磁通量的变变化的原因：B是否变变化？S是否变变化？B与S夹夹角是否变变化等？从而根据磁通量是否变变化来判断电电流的有无如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则可能()Av1v2。