磁生電的探究

磁生電的探究選修3-2第一章復(fù)習(xí)磁通量2、定義：面積為S，垂直勻強磁場B放置，則B與S乘積，叫做穿過這個面的磁通量，用Φ表示。

1．文字敘述：穿過磁場某一面積的磁感線條數(shù)，叫做穿過該面積的磁通量韋伯（Wb）1Wb=1T·m2

4．說明：(1)磁通量就是表示穿過這個面的凈磁感線條數(shù)。(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)。3．單位φ=BSφ=BScosθ,θ為平面與垂直磁場方向平面的夾角。若θ為平面與磁場方向的夾角，表達式又如何？公式：

公式：Φ=B·S

注：要求B與面積S要垂直。Φ=B·Ssinθ（θ為平面與磁場方向的夾角φ=BScosθ(θ為平面與垂直磁場方向的夾角)不垂直時：5.引起磁通量變化的因素：Φ=B·S·cosθ(1）B發(fā)生變化；（2）S發(fā)生變化；（3）B與S的夾角發(fā)生變化。(3)磁通量有大小，有正負，但磁通量是一個標量，遵從代數(shù)運算法則dθbcaB電磁提出問題奧斯特實驗生一、電磁感應(yīng)的探索歷程菲涅耳亨利安培科拉頓法拉第菲涅耳（A.J.Fresnel，1788—1827，法國物理學(xué)家）的貢獻：在奧斯特公布他的發(fā)現(xiàn)不久，菲涅耳就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里，能夠成功地由磁產(chǎn)生出電。但是當其他科學(xué)家按照這樣做時，卻沒能產(chǎn)生出電，但是菲涅耳的這一發(fā)現(xiàn)卻啟發(fā)了安培于1821年著手于這一方面的探索。

安培（A.M.Ampere,1775—1836），法國學(xué)家安培設(shè)計了這樣一個實驗：他將一個多匝線圈固定在豎直平面上，在這個線圈的內(nèi)部的同一豎直平面懸掛一個可以轉(zhuǎn)動的閉合線圈。他設(shè)想，當固定線圈中通以強電流時，懸掛的閉合線圈中也會產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性；這時如果用一個強磁鐵接近它，就會使中間的可動線圈轉(zhuǎn)動起來。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進行實驗，所以未能探測到這種現(xiàn)象。

科拉頓（D.Colladen，1802—1892）：瑞士物理學(xué)家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動，試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對電流計的指針產(chǎn)生影響，他用一根很長的導(dǎo)線把螺線管和電流計連接起來，并把電流計放在隔壁的房間里。實驗時，他將磁鐵分別插入和拔出螺線管，然后再跑到隔壁房間觀察電流計的擺動情況。但不管他跑的多快，始終沒有看到電流計的偏轉(zhuǎn)。亨利（J.Henry,1797—1878）美國科學(xué)家亨利于1830年暑期，在研究繞有不同長度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時，把一個線圈與電流計相連，當線圈放在蹄形電磁鐵的兩極之間，當他給電磁鐵通電時，電流計指針出現(xiàn)了擺動，斷開電源時，電流計指針向相反方向擺動。由于新學(xué)期開學(xué)，他不得不停止了這一研究，因而錯過了發(fā)表這一成果的時機，被譽為離發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象只有一步之遙的人。法拉第（M.Farad1791—1867）英國物理學(xué)家法拉第自1821年就開始了磁生電的研究，他用強磁鐵靠近閉合線圈，想在閉合線圈中產(chǎn)生出電流，均遭到失敗，但他毫不氣餒，仍然堅定地進行各種實驗，經(jīng)過無數(shù)次的試驗，終于于1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。

提出問題1.什么情況下磁能生電？猜想或假設(shè)2.要使磁生電需哪些器材？(1)電源——(2)導(dǎo)線和開關(guān)——(3)小磁針——產(chǎn)生電流；檢驗磁場的產(chǎn)生電生磁產(chǎn)生磁場形成閉合電路檢驗電流的產(chǎn)生逆向思維磁鐵導(dǎo)線和開關(guān)靈敏電流計形成閉合電路；G－＋+

N

S實驗一：探究導(dǎo)體棒在磁場中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流平行運動切割運動實驗操作電流表指針（是否偏轉(zhuǎn)）實驗現(xiàn)象（有無電流）導(dǎo)體棒靜止導(dǎo)體棒平行磁感線運動導(dǎo)體棒切割磁感線運動偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)無有無G－＋+N極插入N極抽出S極插入S極抽出實驗二：探究磁鐵在線圈中運動是否產(chǎn)生感應(yīng)電流SNSN實驗操作電流表指針（是否偏轉(zhuǎn)）實驗現(xiàn)象（有無電流）N極插入線圈N極停在線圈中N極從線圈中抽出S極插入線圈S極停在線圈中S極從線圈中抽出不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)有有有有無無G－＋+實驗三：模仿法拉第的實驗+-實驗操作電流表指針(是否偏轉(zhuǎn)）實驗現(xiàn)象（線圈B中有無電流）開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間開關(guān)保持閉合，滑動變阻器滑片不動開關(guān)保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間開關(guān)閉合，迅速移動滑片復(fù)原再做偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)有有有無探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件

通過以上幾個產(chǎn)生感應(yīng)電流的實驗，我們能否尋找它們之間的共同之處，并從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?

通過以上幾個實驗我們發(fā)現(xiàn)可以利用磁場產(chǎn)生電流。利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流?？偨Y(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件分析論證實驗操作有無電流閉合電路包圍的面積在磁場中（是否變化）磁通量（是否變化）導(dǎo)體棒靜止無導(dǎo)體棒平行磁感線運動無導(dǎo)體棒切割磁感線運動有不變改變不變改變不變不變實驗操作有無電流磁場(是否變化）磁通量（是否變化）N極插入線圈有N極停在線圈中無N極從線圈中抽出有S極插入線圈有S極停在線圈中無S極從線圈中抽出有分析論證增強增強減弱減弱變大變大變小變小不變不變不變不變分析論證實驗操作有無電流磁場（是否變化)磁通量（是否變化）開關(guān)閉合瞬間有開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)保持閉合，滑動變阻器滑片不動無開關(guān)保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片有改變改變改變改變改變改變不變不變感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：⑵穿過電路的磁通量發(fā)生變化.⑴電路要閉合;實驗一、導(dǎo)體切割磁感線

實質(zhì)：改變了閉合電路在磁場中的面積實驗二、磁鐵插入或拔出

實質(zhì)：改變了閉合電路中磁場的強弱實驗三、開關(guān)閉合或斷開，滑動變阻器滑動

實質(zhì)：改變了閉合電路中磁場的強弱一、試判斷下述說法的正確性：1．當線圈中的磁通量發(fā)生變化時，一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。()2．當線圈中的磁通量很大時，就有感應(yīng)電流。

()3．線圈中沒有感應(yīng)電流，是因為線圈中沒有磁場()4．當閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化時，線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。()二、矩形線圈ABCD位于通電長直導(dǎo)線附近，線圈與導(dǎo)線在同一個平面內(nèi)，線圈的兩個邊與導(dǎo)線平行。在這個平面內(nèi)，線圈遠離導(dǎo)線移動時，線圈中有沒有感應(yīng)電流？線圈和導(dǎo)線都不動，當導(dǎo)線中的電流I逐漸增大或減小時，線圈中有沒有感應(yīng)電流？為什么？（注意：長直導(dǎo)線中電流越大，它產(chǎn)生的磁場越強；離長直導(dǎo)線越遠，它的磁場越弱。）閉合回路的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時就一定有感應(yīng)電流嗎？思考φ↑φ↑φ↓φ↑結(jié)論1:磁通量變化均產(chǎn)生電流φ↓3、一個200匝、面積為20cm2的線圈放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過程中磁通量變化了多少？解析：當磁場為0.1T時的磁通量為：Φ1＝B