探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1實(shí)用教案

1、1了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神2知道磁通量的定義及磁通量的變化3通過實(shí)驗(yàn)，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生(chnshng)條件(重點(diǎn))4能夠應(yīng)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生(chnshng)條件判斷是否有感應(yīng)電流的產(chǎn)生(chnshng)(重點(diǎn)難點(diǎn))第1頁/共43頁第一頁，共43頁。第2頁/共43頁第二頁，共43頁。 一、電磁感應(yīng)的探索歷程 1“電生磁”的發(fā)現(xiàn) 1820年，丹麥(dn mi)物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 2“磁生電”的發(fā)現(xiàn) 1831年，英國物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象奧斯特法拉第 第3頁/共43頁第三頁，共43頁。 3法拉第的概括(giku)變化(binhu)和運(yùn)動(dòng)

2、 電流(dinli) 磁場 運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體 感應(yīng)電流 第4頁/共43頁第四頁，共43頁。 二、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 1導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)(yndng)是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖)第5頁/共43頁第五頁，共43頁。不變 無 變化(binhu) 有第6頁/共43頁第六頁，共43頁。 2.磁鐵在螺線管中運(yùn)動(dòng)(yndng)是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖)第7頁/共43頁第七頁，共43頁。增大(zn d) 有無減少(jinsho) 有增大(zn d) 有無減少 有第8頁/共43頁第八頁，共43頁。 3.模仿(mfng)法拉第的實(shí)驗(yàn)(如圖)第9頁/共43頁第九頁，共43頁。有無有有有第10頁/共43頁第十頁

3、，共43頁。 三、交流討論 1導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)是否(sh fu)產(chǎn)生電流 如圖所示，導(dǎo)體棒靜止 導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng) (1)三種情景是否(sh fu)都有感應(yīng)電流產(chǎn)生？ 提示：無感應(yīng)電流產(chǎn)生，而有感應(yīng)電流產(chǎn)生第11頁/共43頁第十一頁，共43頁。 (2)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)為什么不產(chǎn)生感應(yīng)電流？回路中的磁通量是否變化？ 提示：導(dǎo)體平行(pngxng)磁感線運(yùn)動(dòng)，而不切割磁感線回路中的磁通量不發(fā)生變化 (3)中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？而此時(shí)回路中的磁通量是否變化？ 提示：能產(chǎn)生感應(yīng)電流回路中的磁通量發(fā)生變化第12頁/共43頁第十二頁，共43頁。 (4)閉合(b h)導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體

4、在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？ 提示：不一定閉合(b h)導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若其速度方向與磁場方向平行，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流 (5)閉合(b h)導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？ 提示：一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流第13頁/共43頁第十三頁，共43頁。 2螺線管是否產(chǎn)生感應(yīng)電流 如圖所示的實(shí)驗(yàn) 線圈不動(dòng)， 條形磁鐵上下運(yùn)動(dòng) 條形磁鐵不動(dòng)，線圈上下運(yùn)動(dòng) 線圈和磁鐵均不動(dòng)，把接線柱的鐵夾斷開或接上的瞬間 以上(yshng)三種情形下，能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 提示：能，不能第14頁/共43頁第十四頁，共43頁。 3如圖所示 開關(guān)閉合、斷開瞬間 開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的瞬

5、間 結(jié)合以上情況(qngkung)討論： (1)兩種過程是否都能產(chǎn)生感應(yīng)電流 提示：都能產(chǎn)生電流第15頁/共43頁第十五頁，共43頁。 (2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與初中所學(xué)的“閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流”有什么不同？ 提示(tsh)：初中所學(xué)的閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，實(shí)質(zhì)上是該閉合電路的磁通量發(fā)生變化但有時(shí)候，雖然導(dǎo)體切割磁感線，但磁通量不發(fā)生變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故要產(chǎn)生感應(yīng)電流，必須要求導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路中磁通量發(fā)生變化，并不一定是切割磁感線運(yùn)動(dòng)第16頁/共43頁第十六頁，共43頁。 4上述1說明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與閉合電路包圍(bowi)的面

6、積有關(guān)；2、3說明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化有關(guān)，如何將這兩個(gè)結(jié)論統(tǒng)一起來呢？ 提示：根據(jù)公式BS可知，無論閉合電路包圍(bowi)的面積變化還是磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，都會(huì)使磁通量發(fā)生變化，所以，閉合電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵看磁通量是否發(fā)生變化第17頁/共43頁第十七頁，共43頁。第18頁/共43頁第十八頁，共43頁。 1.計(jì)算磁通量的公式BS的適用條件是什么？如圖所示，穿過面積為S的平面的磁通量是多少？ 提示：適用于勻強(qiáng)磁場且B與S垂直，BSsin . 2如何定性判斷磁通量的變化？ 提示：根據(jù)(gnj)穿過線圈平面的磁感線的條數(shù)來定性判斷磁通量的變化探究一磁通量變化情況分析及定量(d

7、ngling)運(yùn)算第19頁/共43頁第十九頁，共43頁。 有一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)在紙面內(nèi)先后(xinhu)放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm,10匝；B線圈半徑為2 cm,1匝；C線圈半徑為0.5 cm,1匝問：(1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減為0.4 T的過程中，線圈(xinqun)A和B中磁通量改變多少？ (2)當(dāng)磁場轉(zhuǎn)過30角的過程中，線圈(xinqun)C中磁通量改變多少？第20頁/共43頁第二十頁，共43頁。 思路點(diǎn)撥：分別寫出初末狀態(tài)(zhungti)的磁通量1、2的表達(dá)式，然后用|21|

8、可求出磁通量的改變量第21頁/共43頁第二十一頁，共43頁。第22頁/共43頁第二十二頁，共43頁。 【題后總結(jié)】磁通量是指穿過某一面積的磁感線的條數(shù)(tio sh)，與線圈匝數(shù)無關(guān)若線圈所圍面積大于磁場面積，則以磁場區(qū)域面積為準(zhǔn)本題中B線圈與A線圈中的磁通量始終一樣，故它們的改變量也一樣第23頁/共43頁第二十三頁，共43頁。 針對(duì)訓(xùn)練 1.如圖所示，a、b、c三個(gè)閉合線圈(xinqun)放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈(xinqun)a中有電流I通過時(shí)，它們的磁通量分別為a、b、c，下列說法正確的是() Aabc Babc Cacb Dacb第24頁/共43頁第二十四頁，共43頁。 解析：當(dāng)a中有電

9、流通過時(shí)，a、b、c三個(gè)閉合線圈(xinqun)向里磁感線條數(shù)一樣多，但b、c有向外的磁感線穿出，且c向外的條數(shù)多，抵消的多，合磁通量最小所以abc. 答案：B第25頁/共43頁第二十五頁，共43頁。 1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(tiojin)是什么？ 提示：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 2閉合線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)是否一定產(chǎn)生感應(yīng)電流？穿過某一回路的磁通量發(fā)生變化是否一定產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 提示：不一定不一定探究二產(chǎn)生(chnshng)感應(yīng)電流的條件第26頁/共43頁第二十六頁，共43頁。(多選)如圖所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列情況中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()

10、A導(dǎo)線中電流變大 B線框向右平動(dòng) C線框向下(xin xi)平動(dòng) D線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) E線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)第27頁/共43頁第二十七頁，共43頁。 解析：討論(toln)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，需分析通電導(dǎo)線周圍的磁場分布情況通電導(dǎo)線周圍的磁感線是一系列同心圓，且由內(nèi)向外由密變疏，即越遠(yuǎn)離導(dǎo)線磁感線越疏 對(duì)選項(xiàng)A，因I增大而引起導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，故選項(xiàng)A正確第28頁/共43頁第二十八頁，共43頁。 對(duì)選項(xiàng)C，由甲圖可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過線框的磁通量不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 對(duì)選項(xiàng)D，可用一些特殊位置來分析(fnx)，當(dāng)線框在如圖甲所示位置時(shí)穿過線框的磁通量最大，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90時(shí)，穿過線框

11、的磁通量最?。?，因此可以判定線框以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量一定變化，故選項(xiàng)D正確第29頁/共43頁第二十九頁，共43頁。 對(duì)選項(xiàng)E，先畫出俯視圖(如圖乙所示)，由圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過線框的磁感線條數(shù)不變，因此無感應(yīng)電流(gnyng din li)，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤 答案：ABD 【題后總結(jié)】產(chǎn)生感應(yīng)電流(gnyng din li)的條件 一閉合二變磁，即導(dǎo)體回路必須閉合，穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化二者缺一不可第30頁/共43頁第三十頁，共43頁。 針對(duì)訓(xùn)練 2如圖所示，矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，一半在勻強(qiáng)磁場外下述過程中使線圈產(chǎn)生(chnshng)感應(yīng)電

12、流的是() A以bc為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 B以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 C線圈向下平移 D線圈向上平移第31頁/共43頁第三十一頁，共43頁。第32頁/共43頁第三十二頁，共43頁。第33頁/共43頁第三十三頁，共43頁。 一、磁通量的分析與計(jì)算 1勻強(qiáng)磁場中磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)：BS，B指勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積 (2)B與S不垂直時(shí)：BS，S為線圈在垂直磁場方向上的有效面積，在應(yīng)用(yngyng)時(shí)可將S分解到與B垂直的方向上，如圖所示此時(shí)BSsin .第34頁/共43頁第三十四頁，共43頁。 (3)某面積內(nèi)有不同方向的磁場時(shí)：分別計(jì)算不同方向磁場的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)(mu )方

13、向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和 2非勻強(qiáng)磁場中磁通量的分析 條形磁鐵、通電導(dǎo)線周圍的磁場都是非勻強(qiáng)磁場，通常只對(duì)穿過其中線圈的磁通量進(jìn)行定性分析，分析時(shí)應(yīng)兼顧磁場強(qiáng)弱、線圈面積和磁場與線圈的夾角等因素，并可充分利用磁感線來判斷，即磁通量的大小對(duì)應(yīng)穿過線圈的磁感線的條數(shù)，穿過線圈的磁感線的條數(shù)變化，則說明磁通量變化第35頁/共43頁第三十五頁，共43頁。 3利用公式BS計(jì)算磁通量時(shí)的注意事項(xiàng) 除注意正、負(fù)之外，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (1)如圖所示，若閉合線框abcd和ABCD所在(suzi)平面均與勻強(qiáng)磁場B垂直，面積分別為S1和S2，且S1S2，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，

14、穿過S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS中的S應(yīng)是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積，即S2.第36頁/共43頁第三十六頁，共43頁。 (2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響同理，磁通量的變化量21也不受線圈匝數(shù)的影響所以，直接用公式求、時(shí)，不必考慮(kol)線圈匝數(shù) (3)公式BS中的B應(yīng)是勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是與磁場方向垂直的面積如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面積S，代入到BS中計(jì)算，應(yīng)避免硬套公式BSsin 或BScos .第37頁/共43頁第三十七頁，共43頁。 二、感應(yīng)電流有無的判斷 產(chǎn)生感應(yīng)電流的必要條件是穿過(chun u)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無時(shí)必須明確以下兩點(diǎn)： 1明確電路是否為閉合電路 2判斷穿過(chun u)回路的磁通量是否發(fā)生變化穿過(chun u)閉合電路的磁通量變化情況列表如下：第38頁/共43頁第三十八頁，共43頁。變變化化的的四四種種情情況況B不變、不變、S變變例：閉合電路的一部分導(dǎo)體切例：閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)割磁感線時(shí)B變、變、S不變不變例：線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)例：線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)B和和S都變都變注