高二物理人教版選修3-2課件：第四章1劃時代的發(fā)現(xiàn)

1、第四章電磁感應(yīng)學案1 劃時代的發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件目標定位1.知道奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)、法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.知道磁通量和磁通量變化量的含義.3.知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件.知識探究自我檢測一、劃時代的發(fā)現(xiàn) 問題設(shè)計哲學家康德說過，各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化并且是和諧統(tǒng)一的.你能舉出一些例子嗎？這對奧斯特有什么啟發(fā)？答案摩擦生熱表明了機械運動向熱運動的轉(zhuǎn)化，而蒸汽機則實現(xiàn)了熱運動向機械運動的轉(zhuǎn)化.深受其影響的奧斯特認為電與磁之間可能存在著某種聯(lián)系，并最終發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng).知識探究要點提煉1.奧斯特夢圓“電生磁”1820年，丹麥物理學家 發(fā)現(xiàn)載流導體能使小磁針 ，這種效

2、應(yīng)稱為電流的 .2.法拉第心系“磁生電”1831年，英國物理學家 發(fā)現(xiàn)了 現(xiàn)象，即“磁生電”現(xiàn)象.產(chǎn)生的電流叫做 電流.他把引起電流的原因概括為五類：變化的 、變化的 、運動的恒定電流、運動的 、在磁場中運動的導體.奧斯特轉(zhuǎn)動磁效應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)感應(yīng)電流磁場磁鐵二、磁通量及其變化 問題設(shè)計如圖1所示，框架的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B.試求：(1)框架平面與磁感應(yīng)強度B垂直時，穿過框架平面的磁通量為多少？圖1答案BS(2)若框架繞OO轉(zhuǎn)過60，則穿過框架平面的磁通量為多少？(3)若從圖示位置轉(zhuǎn)過90，則穿過框架平面的磁通量的變化量為多少？答案BS(4)若從圖示位置轉(zhuǎn)過180，則穿過框架平

3、面的磁通量變化量為多少？答案2BS要點提煉1.磁通量(1)定義：閉合導體回路的 與垂直穿過它的磁場的的乘積叫磁通量，符號為.在數(shù)值上等于穿過投影面的磁感線的 .圖2(2)公式： .其中S為回路平面在垂直磁場方向上的 面積，也稱為有效面積.所以當回路平面與磁場方向之間的夾角為時，磁通量 ，如圖2所示.面積磁感應(yīng)強度條數(shù)BS投影BSsin (3)單位：韋伯，簡稱韋，符號Wb.(4)注意：磁通量是標量，但有正、負之分.一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿入，線圈的磁通量就為“”，磁感線從線圈的反面穿入，線圈的磁通量就為“ ”.磁通量與平面的匝數(shù) (填“有關(guān)”或“無關(guān)”).無關(guān)2.磁通量的變化量(1)當

4、B不變，有效面積S變化時， .(2)當B變化，S不變時， .(3)B和S同時變化，則 ，但此時BS.特別提醒計算穿過某面的磁通量變化量時，要注意前、后磁通量的正、負值，如原磁通量1BS，當平面轉(zhuǎn)過180后，磁通量2BS，磁通量的變化量2BS.BSBS21三、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 問題設(shè)計1.實驗1：如圖3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3有無2.實驗2：如圖4所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中 電流產(chǎn)生，但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4有無3.實驗3：如圖5所示，將

5、小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關(guān)S接通或斷開時，電流表中 電流通過；若開關(guān)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(guān)一直閉合，滑動變阻器滑動觸頭不動時，電流表中 電流產(chǎn)生(填“有”或“無”).圖5有有無4.上述三個實驗產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況不同，但其中肯定有某種共同的原因，完成下表并總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.實驗1閉合電路中磁感應(yīng)強度B不變，閉合電路的面積S共同原因： 電路中發(fā)生變化實驗2閉合電路中磁感應(yīng)強度B，閉合電路的面積S實驗3閉合電路中磁感應(yīng)強度B ，閉合電路的面積S變化變化不變變化不變閉合磁通量總結(jié)實驗1是通過導體相對磁場運動改變磁通量；實驗2是磁體即磁場運動改

6、變磁通量；實驗3通過改變電流從而改變磁場強弱，進而改變磁通量，所以可以將產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件描述為“只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流”.要點提煉1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過 電路的 發(fā)生變化.2.特例：閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動.在利用“切割”來討論和判斷有無感應(yīng)電流時，應(yīng)該注意：閉合磁通量(1)導體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割.如圖6所示，甲、乙兩圖中，導線是真“切割”，而圖丙中，導體沒有切割磁感線.圖6(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，如圖丁.如果由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去.延伸

7、思考電路不閉合時，磁通量發(fā)生變化是否能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？答案當電路不閉合時，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.典例精析一、磁通量及其變化量的理解與計算例1如圖7所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一金屬線框，線框平面與磁鐵垂直，當線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化情況是()A.先減小后增大 B.始終減小C.始終增大 D.先增大后減小圖7解析線框在磁鐵兩端的正上方時穿過該線框磁通量最大，在磁鐵中央時穿過該線框的磁通量最小，所以該過程中的磁通量先減小后增大，故A對.答案A例2勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0.8

8、T，矩形線圈abcd的面積S0.5 m2，共10匝，開始時B與線圈所在平面垂直且線圈有一半在磁場中，如圖8所示.求：圖8(1)當線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60時，線圈中的磁通量以及此過程中磁通量的改變量；解析當線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60時，BSBScos 600.80.5 Wb0.2 Wb(此時的線圈正好全部處在磁場中).在此過程中S沒變，穿過線圈的磁感線條數(shù)沒變，故磁通量變化量0.答案0.2 Wb0(2)當線圈繞dc邊轉(zhuǎn)過60時，線圈中的磁通量以及此過程中磁通量的改變量.解析當線圈繞dc邊轉(zhuǎn)過60時，BS，此時沒有磁感線穿過線圈，所以0；在圖示位置1B 0.2 Wb，轉(zhuǎn)過60時20，210.2 Wb，故磁通

9、量改變了0.2 Wb.答案00.2 Wb二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷及實驗探究例3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(yīng)電流的是()A.開關(guān)S接通的瞬間B.開關(guān)S接通后，電路中電流穩(wěn)定時C.開關(guān)S接通后，滑動變阻器觸頭滑動的瞬間D.開關(guān)S斷開的瞬間圖9ACD針對訓練如圖10所示，在勻強磁場中的矩形金屬軌道上有等長的兩根金屬棒ab和cd，它們以相同的速度勻速運動，則()A.斷開開關(guān)S，ab中有感應(yīng)電流B.閉合開關(guān)S，ab中有感應(yīng)電流C.無論斷開還是閉合開關(guān)S，ab中都有感應(yīng)電流D.無論斷開還是閉合開關(guān)S，ab中都沒有感應(yīng)電流圖10解析兩根金屬棒ab和cd以

10、相同的速度勻速運動，若斷開開關(guān)S，兩根金屬棒與導軌構(gòu)成的回路中磁通量無變化，則回路中無感應(yīng)電流，故選項A、C錯誤；若閉合開關(guān)S，兩根金屬棒與導軌構(gòu)成的回路中磁通量發(fā)生變化，則回路中有感應(yīng)電流，故選項B正確、D錯誤.答案B例4在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中所用器材如圖11所示.它們是電流表；直流電源；帶鐵芯的線圈A；線圈B；開關(guān)；滑動變阻器(用來控制電流以改變磁場強弱).試按實驗的要求在實物圖上連線(圖中已連好一根導線).圖11答案連接電路如圖所示課堂要點小結(jié)1.(對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的認識)下列關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的認識，正確的是()A.它最先是由奧斯特通過實驗發(fā)現(xiàn)的B.它說明了電流周圍存在磁場C.它說明了

11、閉合回路中磁通量變化時會產(chǎn)生電流D.它說明了電流在磁場中會受到安培力自我檢測解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A錯誤；電流周圍存在磁場是電流的磁效應(yīng)，故B錯誤；變化的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故C正確；電磁感應(yīng)現(xiàn)象并沒有說明電流在磁場中會受到安培力的原因，故D錯誤.答案C2.(對磁通量及其變化量的理解)如圖12所示一矩形線框，從abcd位置移到abcd位置的過程中，關(guān)于穿過線框的磁通量情況，下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動) ()A.一直增加B.一直減少C.先增加后減少D.先增加，再減少直到零，然后再增加，然后再減少圖12解析離導線越近，磁場越強，當線框從左

12、向右靠近導線的過程中，穿過線框的磁通量增大，當線框跨在導線上向右運動時，磁通量減小，當導線在線框正中央時，磁通量為零，從該位置向右，磁通量又增大，當線框離開導線向右運動的過程中，磁通量又減??；故A、B、C錯誤，D正確，故選D.答案D3.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷)如圖13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(yīng)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(小于90)C.以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)D.以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)圖13解析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(yīng)電流.當線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于90)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(yīng)電流.當線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)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(yīng)電流.如果轉(zhuǎn)過的角度超過60(60300)，bc邊將進入無磁場區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流.當線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)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(yīng)強度與矩形線框面積的一半的乘積).答案ABC4.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷)如圖14所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動變阻器和電鍵組成閉合回路，在鐵芯的