教科版選修32 1.1　電磁感應的發(fā)現(xiàn) 1.2感應電流產(chǎn)生的條件 課件（39張）.ppt

第一章電磁感應 1電磁感應的發(fā)現(xiàn)2感應電流產(chǎn)生的條件 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(zhuǎn)動 電流的周圍產(chǎn)生磁場 小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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 磁生電 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(zhuǎn)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(zhuǎn)的現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象 4 通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)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 答案 bs0 1 分別求出b s 圖示位置 和b s 線框繞oo 轉(zhuǎn)90 時 穿過閉合導線框架平面的磁通量 圖1 2 由圖示位置繞oo 轉(zhuǎn)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 答案 圖1 bs減少了bs 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 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 bs 垂直于磁場方向 無 2 1 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 bs 可計算任何磁場中某個面的磁通量 三 探究感應電流產(chǎn)生的條件 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 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 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 無 有 有 有 產(chǎn)生感應電流的條件是 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)生變化時 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 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 bs 2 b與s不垂直時 b s b 為b垂直于線圈平面的分量 如圖5甲所示 b s bsin s 也可以 bs s 為線圈在垂直磁場方向上的投影面積 如圖乙所示 bs bscos 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 8t 磁場有明顯的圓形邊界 圓心為o 半徑為1cm 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1cm 10匝 線圈b的半徑為2cm 1匝 線圈c的半徑為0 5cm 1匝 問 1 在b減為0 4t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1 256 10 4wb a b線圈中的磁通量始終一樣 故它們的變化量也一樣 b2 b r2 1 256 10 4wb即a b線圈中的磁通量都減少1 256 10 4wb 2 在磁場轉(zhuǎn)過90 角的過程中 線圈c中的磁通量變化了多少 轉(zhuǎn)過180 角呢 圖7 答案 解析 減少了6 28 10 5wb減少了1 256 10 4wb 對線圈c 1 b r 2 6 28 10 5wb當轉(zhuǎn)過90 時 2 0 故 1 2 1 0 6 28 10 5wb 6 28 10 5wb即線圈c的磁通量減少了6 28 10 5wb當轉(zhuǎn)過180 時 磁感線從另一側(cè)穿過線圈 若取 1為正 則 3為負 有 3 b r 2 故 2 3 1 2b r 2 1 256 10 4wb 即線圈c的磁通量減少了1 256 10 4wb 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(zhuǎn)到位置2 設先后兩次通過線框的磁通量變化分別為 1和 2 則a 1 2b 1 2c 1 2d 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 與 感應電流的產(chǎn)生與 無關 只取決于 的變化 即與 有關 與 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 a 出 進 0 且始終為0 即使切斷導線中的電流 a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 進 出 即 c 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 其有效磁通量為 d 出 進 0 且始終為0 即使切斷導線中的電流 d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(zhì)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(zhuǎn)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3d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 a b的大小關系為a a bb a bc a bd 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 磁鐵內(nèi)外磁感線的條數(shù)相同 磁鐵內(nèi)外磁感線的方向相反 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 進 出 由于兩圓環(huán)面積sa sb 兩圓環(huán)的 進相同 而 出a 出b 所以穿過兩圓環(huán)的有效磁通量 a b 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 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(zhuǎn)動c 以ad邊為軸轉(zhuǎn)動 小于60 d 以bc邊為軸轉(zhuǎn)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