物理磁通量電磁感應(yīng)

1、感應(yīng)電流的產(chǎn)生及條件感應(yīng)電流的產(chǎn)生及條件新課引入新課引入磁通量磁通量 英國科學(xué)家英國科學(xué)家法拉第法拉第經(jīng)過十年堅(jiān)持經(jīng)過十年堅(jiān)持不懈地努力，終于取得重大突破，在不懈地努力，終于取得重大突破，在1831年發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條年發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。這種由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)件和規(guī)律。這種由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象后來被稱為象后來被稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 他的這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電與他的這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電與磁的內(nèi)在聯(lián)系，為建立完整的電磁理論磁的內(nèi)在聯(lián)系，為建立完整的電磁理論奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。法拉第法拉第 定義一：定義一：穿過一個(gè)面的磁感線的多少稱為穿過一個(gè)面的

2、磁感線的多少稱為磁通量磁通量。B在磁感應(yīng)強(qiáng)度為在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)方向與某一面積當(dāng)磁場(chǎng)方向與某一面積S垂直垂直時(shí)，時(shí)，則穿過該面積的磁通量則穿過該面積的磁通量BS單位：?jiǎn)挝唬喉f伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)Wb211mTWb磁通量與磁通量與_、_、_有關(guān)。有關(guān)。磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度B面積面積S面在磁場(chǎng)中的位置面在磁場(chǎng)中的位置cosSBIII比較比較I I和和IIII中磁通量的大小。中磁通量的大小。III一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1 1電磁感應(yīng)現(xiàn)象：電磁感應(yīng)現(xiàn)象：由變化的磁場(chǎng)使閉合電路產(chǎn)由變化的磁場(chǎng)使閉合電路產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象生電流的現(xiàn)象，稱為電

3、磁感應(yīng)現(xiàn)象2 2感應(yīng)電流：感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流，叫感由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流，叫感應(yīng)電流應(yīng)電流 二產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件：二產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件： 下面通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)說明感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。下面通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)說明感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。 閉合電路中的磁通量發(fā)生變化。閉合電路中的磁通量發(fā)生變化。演示實(shí)驗(yàn)一演示實(shí)驗(yàn)一 閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象閉合回路磁通量閉合回路磁通量導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向垂直磁場(chǎng)方向垂直磁場(chǎng)方向沿磁場(chǎng)方向沿磁場(chǎng)方向產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流無無 電電 流流有變化有變化無變化無變化實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論閉合回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的閉合回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是閉合回路中磁通量的變化。本質(zhì)是閉合回路中磁通量的變化。演示實(shí)驗(yàn)二演示實(shí)驗(yàn)二 將磁鐵與螺線管相對(duì)運(yùn)動(dòng)將磁鐵與螺線管相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析閉合回路磁通量閉合回路磁通量磁鐵運(yùn)動(dòng)方向磁鐵運(yùn)動(dòng)方向磁磁 極極 插插 入入靜靜 止止 不不 動(dòng)動(dòng)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 現(xiàn)現(xiàn) 象象產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流有變化有變化產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流有電流有電流無電流無電流無變化無變化磁極拔出磁極拔出 演示實(shí)驗(yàn)三演示實(shí)驗(yàn)三 雙螺線管實(shí)驗(yàn)。雙螺線管實(shí)驗(yàn)。 閉合回路磁通量閉合回路磁通量變阻器滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)開開 關(guān)關(guān) 通通 斷斷實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 現(xiàn)現(xiàn) 象象

5、實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 方方 法法螺線管插入拔出螺線管插入拔出 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流有變化有變化有變化有變化有變化有變化結(jié)論結(jié)論：不論是閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線不論是閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)，還是閉合電路中的磁場(chǎng)發(fā)生變化，也即穿運(yùn)動(dòng)，還是閉合電路中的磁場(chǎng)發(fā)生變化，也即穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流產(chǎn)生理解理解 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，這里關(guān)鍵要注意變化，這里關(guān)鍵要注意“閉合閉合”與與“變化變化”兩詞：兩

6、詞：電路必須是閉合的，電路不閉合，電流就不可能產(chǎn)生。電路必須是閉合的，電路不閉合，電流就不可能產(chǎn)生。在閉合電路中有磁通量穿過但不變化，即使磁場(chǎng)很強(qiáng)，在閉合電路中有磁通量穿過但不變化，即使磁場(chǎng)很強(qiáng)，磁通量很大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。磁通量很大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。引起引起磁通量變化的原因：磁通量變化的原因：B 發(fā)生發(fā)生變化；或變化；或S 發(fā)生發(fā)生變變化；或化；或B和和S的夾角發(fā)生的夾角發(fā)生變化。變化。 閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中感應(yīng)電流，回路中感應(yīng)電流的方向遵循什么規(guī)律？的方向遵循什么規(guī)律？ 演示演示：請(qǐng)觀察磁鐵：請(qǐng)觀察磁鐵N 極在插入線圈和拔出線圈的過極在插

7、入線圈和拔出線圈的過程中，閉合電路中感應(yīng)電流的方向相同嗎？程中，閉合電路中感應(yīng)電流的方向相同嗎？現(xiàn)象現(xiàn)象： 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向不同。產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向不同。 觀察：觀察： N 極和極和S S 極極插入和拔出過程中，穿過線圈的插入和拔出過程中，穿過線圈的磁通量磁通量 的變化有什么不同？產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向的變化有什么不同？產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與與 的變化有什么關(guān)系？的變化有什么關(guān)系？B 與與B 方向的關(guān)系方向的關(guān)系I感感的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)B 的方向的方向磁通量磁通量 的變化的變化原磁場(chǎng)原磁場(chǎng)B 的方向的方向vvvv將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析填入下表中：將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析填入下表中：增加增加減少減少

8、增加增加減少減少相反相反相反相反相同相同相同相同 2. 楞次定律楞次定律 閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，總閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，總是使它的是使它的磁場(chǎng)磁場(chǎng)阻礙阻礙穿過線圈的原磁通量的穿過線圈的原磁通量的變化變化。 ( 1 ) 當(dāng)原磁場(chǎng)穿過閉合電路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電當(dāng)原磁場(chǎng)穿過閉合電路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就和原磁場(chǎng)方向相反。流的磁場(chǎng)就和原磁場(chǎng)方向相反。 ( 2 ) 當(dāng)原磁場(chǎng)穿過閉合電路的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電當(dāng)原磁場(chǎng)穿過閉合電路的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就和原磁場(chǎng)方向相同。流的磁場(chǎng)就和原磁場(chǎng)方向相同。用楞次定律確定感應(yīng)電流方向的步驟如下：用楞次定律確定感應(yīng)電流方向的步

9、驟如下： (1) 明確明確閉合電路閉合電路中原來的磁場(chǎng)方向；中原來的磁場(chǎng)方向； (2) 確定穿過線圈的原磁通量是增加還是減少；確定穿過線圈的原磁通量是增加還是減少； (3) 根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向；根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向； (4) 根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向。根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 例例 如圖所示，當(dāng)磁鐵的如圖所示，當(dāng)磁鐵的N 極插入線圈時(shí)，試確定感極插入線圈時(shí)，試確定感應(yīng)電流的方向。應(yīng)電流的方向。 答答:(1)當(dāng)磁鐵當(dāng)磁鐵N極插入線圈時(shí)，線極插入線圈時(shí)，線圈中圈中原磁場(chǎng)的方向向下原磁場(chǎng)的方向向下。 (2) 穿過線圈的磁通量是穿過線圈的磁

10、通量是增加增加的。的。 (3) 由楞次定律知感應(yīng)電流產(chǎn)生由楞次定律知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的增加，因此的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的增加，因此感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，即向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向上向向上。 (4) 根據(jù)安培定則可以確定，感應(yīng)電流的方向如圖中根據(jù)安培定則可以確定，感應(yīng)電流的方向如圖中箭頭所示。箭頭所示。 從另外一個(gè)角度來認(rèn)識(shí)：從另外一個(gè)角度來認(rèn)識(shí)：當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)磁鐵和線圈的磁極是同名磁極相當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)磁鐵和線圈的磁極是同名磁極相對(duì)，當(dāng)磁鐵從線圈中拔出時(shí)磁鐵和線圈的磁極是異對(duì)，當(dāng)磁鐵從線圈中拔出時(shí)磁鐵和線圈的磁極是異名磁極相對(duì)。所以，當(dāng)磁鐵下落時(shí)，二者相斥；當(dāng)名磁極相對(duì)。所以，當(dāng)磁鐵下落時(shí)，二者相斥；當(dāng)拔出磁鐵時(shí)，二者相吸。二者間的相互作用力總是拔出磁鐵時(shí)，二者相吸。二者間的相互作用力總是阻礙導(dǎo)體和磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。阻礙導(dǎo)體和磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)一、二實(shí)驗(yàn)一、二 機(jī)械能機(jī)械能電能電能 方式：外力移動(dòng)導(dǎo)體（或磁鐵）做功方式：外力移動(dòng)導(dǎo)體（或磁鐵）做功 應(yīng)用：發(fā)電機(jī)應(yīng)用：