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,第一章 電磁感應,第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象 第二節(jié) 產(chǎn)生感應電流的條件,,學習目標 1.理解什么是電磁感應現(xiàn)象及產(chǎn)生感應電流的條件. 2.會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗. 3.了解磁通量的定義及變化．,,內(nèi)容索引,知識探究,題型探究,達標檢測,,知識探究,,,,1,一、電磁感應的發(fā)現(xiàn),(1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導線下面放置了一枚小磁針，當接通電源時小磁針為什么轉動？,電流的周圍產(chǎn)生磁場，小磁針受到磁場力的作用而轉動．,答案,(2)法拉第把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，一個線圈接到電源上，另一個線圈接入“電流表”，在給一個線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會看到什么現(xiàn)象？說明了什么？,電流表的指針發(fā)生擺動，說明另一個線圈中產(chǎn)生了電流．,答案,電流的磁效應及電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)： (1)丹麥物理學家 發(fā)現(xiàn)載流導體能使小磁針轉動，這種作用稱為電流的磁效應，揭示了 現(xiàn)象與 現(xiàn)象之間存在密切聯(lián)系． (2)英國物理學家 發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，即由磁生電的現(xiàn)象，他把這種現(xiàn)象命名為 ．產(chǎn)生的電流叫做 ．,奧斯特,磁,法拉第,電磁感應,感應電流,電,判斷下列說法的正誤． (1)若把導線東西放置，當接通電源時，導線下面的小磁針一定會發(fā)生轉動．( ) (2)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象．( ) (3)小磁針在通電導線附近發(fā)生偏轉的現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象．( ) (4)通電線圈在磁場中轉動的現(xiàn)象是電流的磁效應．( ),,√,,,二、磁通量及其變化,如圖1所示，閉合導線框架的面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B.,BS 0,(1)分別求出B⊥S(圖示位置)和B∥S(線框繞OO′轉90)時，穿過閉合導線框架平面的磁通量．,圖1,答案,(2)由圖示位置繞OO′轉過60時，穿過框架平面的磁通量為多少？這個過程中磁通量變化了多少？,BS 減少了 BS,答案,圖1,磁通量的定義及公式： (1)定義：閉合回路的面積與_______穿過它的磁感應強度的乘積叫做磁通量． (2)公式：Φ＝ ，其中的S應為平面在 上的投影面積．大小與線圈的匝數(shù) 關(填“有”或“無”)．ΔΦ＝ .,BS,垂直于磁場方向,無,Φ2－Φ1,垂直,判斷下列說法的正誤． (1)磁感應強度越大，線圈面積越大，則磁通量越大．( ) (2)穿過線圈的磁通量為零，但磁感應強度不一定為零．( ) (3)磁通量發(fā)生變化，一定是磁場發(fā)生變化引起的．( ) (4)利用公式Φ＝BS，可計算任何磁場中某個面的磁通量．( ),,√,,,三、產(chǎn)生感應電流的條件,1.利用蹄形磁鐵的磁場 如圖2所示，導體AB做切割磁感線運動時，線路中 電流產(chǎn)生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中 電流產(chǎn)生.(填“有”或“無”),圖2,無,有,2.利用條形磁鐵的磁場 如圖3所示，當條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中 電流產(chǎn)生，當條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中 電流產(chǎn)生.(填“有”或“無”),圖3,無,有,3.利用通電螺線管的磁場 如圖4所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S閉合或斷開時，電流表中 電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中 電流通過；而開關一直閉合，滑動變阻器的滑動觸頭不動時，電流表中 電流通過.(填“有”或“無”),圖4,無,有,有,產(chǎn)生感應電流的條件是：只要使穿過 電路的 ，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生.,閉合,磁通量發(fā)生變化,判斷下列說法的正誤. (1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生.( ) (2)穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時，螺線管內(nèi)部就一定有感應電流產(chǎn)生.( ) (3)穿過閉合線圈的磁通量變化時，線圈中有感應電流.( ) (4)閉合正方形線框在勻強磁場中垂直磁感線運動，必然產(chǎn)生感應電流.( ),,,√,,,,,,2,題型探究,一、磁通量Φ的理解與計算,1.勻強磁場中磁通量的計算 (1)B與S垂直時，Φ＝BS. (2)B與S不垂直時，Φ＝B⊥S，B⊥為B垂直于線圈平面的分量.如圖5甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)S. 也可以Φ＝BS⊥，S⊥為線圈在垂直磁場方向上的投影面積，如圖乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.,圖5,2.磁通量的變化 大致可分為以下幾種情況： (1)磁感應強度B不變，有效面積S發(fā)生變化.如圖6(a)所示. (2)有效面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化.如圖(b)所示. (3)磁感應強度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化.如圖(c)所示.,圖6,例1 如圖7所示，有一垂直紙面向里的勻強磁場，B＝0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B、C，圓心均處于O處，線圈A的半徑為1 cm，10匝；線圈B的半徑為2 cm，1匝；線圈C的半徑為0.5 cm，1匝.問： (1)在B減為0.4 T的過程中，線圈A和線圈B中的磁通量變化了多少？,圖7,答案,解析,A、B線圈的磁通量均減少了1.25610－4 Wb,A、B線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣. ΔΦ＝(B2－B)πr2＝－1.25610－4 Wb 即A、B線圈中的磁通量都減少了1.25610－4 Wb,(2)在磁場轉過90角的過程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉過180角呢？,答案,解析,減少了6.2810－5 Wb 減少了1.25610－4 Wb,圖7,對線圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.2810－5 Wb 當轉過90時，Φ2＝0， 故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.2810－5 Wb ＝－6.2810－5 Wb 當轉過180時，磁感線從另一側穿過線圈，若取Φ1為正，則Φ3為負， 有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.25610－4 Wb.,1.磁通量與線圈匝數(shù)無關. 2.磁通量是標量，但有正、負，其正、負分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反.,針對訓練1 磁通量是研究電磁感應現(xiàn)象的重要物理量，如圖8所示，通有恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉到位置2，設先后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則 A.ΔΦ1ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2 C.ΔΦ1ΔΦ2 D.無法確定,圖8,答案,√,二、感應電流產(chǎn)生條件的理解及應用,1.感應電流產(chǎn)生條件的理解 不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件，就必然產(chǎn)生感應電流；反之，只要產(chǎn)生了感應電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化. 2.注意區(qū)別ΔΦ與Φ：感應電流的產(chǎn)生與Φ無關，只取決于Φ的變化，即與ΔΦ有關.ΔΦ與Φ的大小沒有必然的聯(lián)系.,例2 如圖所示，用導線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導線中的電流時，閉合回路中會有感應電流產(chǎn)生的是,答案,解析,√,利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場，其磁感線是一些以直導線為軸的無數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導線，且直線電流產(chǎn)生的磁場分布情況是靠近直導線處磁場強，遠離直導線處磁場弱.所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA＝Φ出－Φ進＝0，且始終為0，即使切斷導線中的電流，ΦA也始終為0，A中不可能產(chǎn)生感應電流. B中線圈平面與導線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應電流.,C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進Φ出，即ΦC≠0，當切斷導線中電流后，經(jīng)過一定時間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應電流產(chǎn)生. D中線圈的磁通量如圖丙所示，切斷導線中的電流，ΦD也始終為0，D中不可能產(chǎn)生感應電流.,針對訓練2 (多選)如圖9所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質閉合線圈A中產(chǎn)生感應電流的是 A.開關S閉合的瞬間 B.開關S閉合后，電路中電流穩(wěn)定時 C.開關S閉合后，滑動變阻器觸頭滑動的瞬間 D.開關S斷開的瞬間,圖9,√,答案,√,√,例3 金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖所示的運動，線圈中有感應電流的是,答案,解析,在選項B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應電流； 選項D中磁通量始終最大，保持不變，也沒有感應電流； 選項A中，在線圈轉動過程中，磁通量做周期性變化，產(chǎn)生感應電流，故A正確.,√,判斷部分導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流時應注意： (1)導體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割.如例3中，A圖是真“切割”，B、C圖中沒有切斷，是假“切割”. (2)是否僅是閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動，如例3 D圖中ad、bc邊都切割磁感線，由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去.,,達標檢測,,,,3,1.在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是 A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接.往線圈中插入條形磁 鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷 電的瞬間，觀察電流表的變化,√,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,,電路閉合和穿過電路的磁通量發(fā)生變化，同時滿足這兩個條件，電路中才會產(chǎn)生感應電流，本題中的A、B選項都不會使得電路中的磁通量發(fā)生變化，并不滿足產(chǎn)生感應電流的條件，故都不正確. C選項中磁鐵插入線圈時，雖有短暫電流產(chǎn)生，但未能及時觀察，C項錯誤. 在給線圈通電、斷電瞬間，會引起閉合電路磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，因此D項正確.,2.如圖10所示，a、b是兩個同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb的大小關系為 A.ΦaΦb B.ΦaΦb C.Φa＝Φb D.不能比較,1,2,3,4,√,答案,解析,圖10,1,2,3,4,,條形磁鐵磁場的磁感線的分布特點是：①磁鐵內(nèi)外磁感線的條數(shù)相同；②磁鐵內(nèi)外磁感線的方向相反；③磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏.兩個同心放置的同平面的金屬圓環(huán)與磁鐵垂直且磁鐵在中央時，通過其中一個圓環(huán)的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過該圓環(huán)的磁通量Φ＝Φ進－Φ出，由于兩圓環(huán)面積Sa＜Sb，兩圓環(huán)的Φ進相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿過兩圓環(huán)的有效磁通量Φa＞Φb，故A正確.,3.(多選)下圖中能產(chǎn)生感應電流的是,答案,解析,1,2,3,4,,根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件：A選項中，電路沒有閉合，無感應電流； B選項中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應電流； C選項中，穿過線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，無感應電流； D選項中，磁通量發(fā)生變化，有感應電流.,√,√,4.(多選)如圖11所示，開始時矩形線框與勻強磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應電流，下列辦法中可行的是 A.將線框向左拉出磁場 B.以ab邊為軸轉動 C.以ad邊為軸轉動(小于60) D.以bc邊為軸轉動(小于60),√,答案,解析,圖11,1,2,3,4,√,√,,將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分切割磁感線，或者說穿過線框的磁通量減少，所以線框中將產(chǎn)生感應電流. 當線框以ab邊為軸轉動時，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運動，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線框中將產(chǎn)生感應電流. 當線框以ad邊為軸轉動(小于60)時，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個過程中線框內(nèi)會產(chǎn)生感應電流.如果轉過的角度超過60(60～300)，bc邊將進入無磁場區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應電流. 當線框以bc邊為軸轉動時，如果轉動的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應強度與矩形線框面積的一半的乘積).,1,2,3,4,