第六講磁通量電磁感應(yīng)現(xiàn)象教案

第六講電磁感應(yīng)現(xiàn)象（一）知識目標學會磁通量的計算知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷感應(yīng)電流的方向重點難點1、楞次定律考點一磁通量知識解釋一、磁通量1．概念：穿過某一面積的磁感線條數(shù)．2．磁通量的計算(1)公式：Φ＝BS.(2)適用條件：①勻強磁場；②S是垂直磁場并在磁場中的有效面積．(3)單位：韋伯(Wb)，1Wb＝1T·m21.對磁通量的理解(1)Φ＝B·S的含義：Φ＝BS只適用于磁感應(yīng)強度B與面積S垂直的情況．當B與S平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BSsinθ.可理解為Φ＝B(Ssinθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上投影面積的乘積．也可理解為Φ＝(Bsinθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．如圖(1)所示．(2)面積S的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積．如圖(2)所示，S應(yīng)為線圈面積的一半．(3)多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大?。?4)合磁通量求法：若某個平面內(nèi)有不同方向和強弱的磁場共同存在，當計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量．2．磁通量的變化磁通量可以用穿過某一面積的磁感線條數(shù)來形象地定性描述，也可以用公式Φ＝BSsinθ(θ為B與S面的夾角)進行定量的計算．在分析磁通量是否發(fā)生變化時，兩種描述是統(tǒng)一的，不能有矛盾的結(jié)果出現(xiàn)．例如：(1)線圈的面積發(fā)生變化時磁通量是不一定發(fā)生變化的，如圖，當線圈面積由S1變?yōu)镾2時，磁通量并沒有變化．(2)當磁場范圍一定時，線圈面積發(fā)生變化，磁通量也可能不變，如圖所示，在空間有磁感線穿過線圈S，S外沒有磁場，如增大S，則Φ不變．3．磁通量改變的方式：(1)線圈跟磁體之間發(fā)生相對運動，這種改變方式是S不變而相當于B發(fā)生變化；(2)線圈不動，線圈所圍面積也不變，但穿過線圈面積的磁感應(yīng)強度是時間的函數(shù)；(3)線圈所圍面積發(fā)生變化，線圈中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，其實質(zhì)也是B不變而S增大或減??；(4)線圈所圍面積不變，磁感應(yīng)強度也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變化，如勻強磁場中轉(zhuǎn)動的矩形線圈就是典型例子．例題精講例1如圖所示，環(huán)形金屬軟彈簧，套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將（）A．增大 B．減小C．不變 D．無法確定如何變化例2．如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，其方向與水平面的夾角為30°，圖中水平位置有一面積為S的矩形線圈處于磁場中，并繞著它的一條邊從水平位置Ⅰ轉(zhuǎn)到豎直位置Ⅱ(如圖中虛線位置)則此過程中磁通量的改變量為()A.eq\f(\r(3)－1,2)BSB．BSC.eq\f(\r(3)＋1,2)BSD．2BS考點二產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件知識解釋實驗觀察（1）閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線在初中學過，當閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如圖4.2-1所示。實驗：導(dǎo)體左右平動，前后運動、上下運動。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。記錄現(xiàn)象。表1還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？導(dǎo)體棒的運動表針的擺動方向?qū)w棒的運動表針的擺動方向向右平動左向后平動沒偏轉(zhuǎn)向左平動右向上平動沒偏轉(zhuǎn)向前平動沒偏轉(zhuǎn)向下平動沒偏轉(zhuǎn)結(jié)論：（2）向線圈中插入磁鐵，把磁鐵從線圈中拔出實驗：如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，從線圈中拔出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。觀察實驗結(jié)果，得出結(jié)論。表2磁鐵的運動表針的擺動方向磁鐵的運動表針的擺動方向N極插入線圈右S極插入線圈左N極停在線圈中沒偏轉(zhuǎn)S極停在線圈中沒偏轉(zhuǎn)N極從線圈中抽出左S極從線圈中抽出右結(jié)論：（3）模擬法拉第的實驗實驗：如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面。。觀察實驗結(jié)果，得出結(jié)論。表3操作現(xiàn)象開關(guān)閉合瞬間指針偏轉(zhuǎn)開關(guān)斷開瞬間指針偏轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動指針不偏轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時，迅速移動變阻器的滑片指針偏轉(zhuǎn)結(jié)論：分析論證演示實驗1中，部分導(dǎo)體切割磁感線，閉合電路所圍面積發(fā)生變化（磁場不變化），有電流產(chǎn)生；當導(dǎo)體棒前后、上下平動時，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產(chǎn)生。演示實驗2中，磁體相對線圈運動，線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當磁體在線圈中靜止時，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生。（如圖4.2-4）演示實驗3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，線圈A中電流變化，導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當線圈A中電流恒定時，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生。（如圖4.2-5）得出結(jié)論1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化．2．磁通量發(fā)生變化的常見情況(1)閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運動運動，即線圈面積S發(fā)生變化導(dǎo)致Φ變化．(2)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動導(dǎo)致Φ變化．(3)磁感應(yīng)強度變化(隨時間、位置變化)導(dǎo)致Φ變化．如磁體對線圈發(fā)生相對運動．3．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件(1)無論電路是否閉合，只要穿過電路平面的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當于電源．(2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)就是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．如果電路閉合，就有感應(yīng)電流．如果電路不閉合，就只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流．例題精講例3關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是（）A．只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流B．只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運動，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流C．若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運動，閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流D．當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中一定有感應(yīng)電流例4.在一長直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時，套在長直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)（環(huán)面與導(dǎo)線垂直，長直導(dǎo)線通過環(huán)的中心），當發(fā)生以下變化時，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．保持電流不變，使導(dǎo)線環(huán)上下移動B．保持導(dǎo)線環(huán)不變，使長直導(dǎo)線中的電流增大或減小C．保持電流不變，使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時針（或逆時針）轉(zhuǎn)動D．保持電流不變，環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動考點三判斷感應(yīng)電流的方向知識解釋1．右手定則伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過掌心，大拇指指向?qū)w的運動方向，其余四指所指的方向，就是感應(yīng)電流的方向．2．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2)運用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的步驟：①明確穿過閉合電路的原磁場方向；②明確穿過閉合電路的磁通量是增是減；③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)；④利用安培定則判定感應(yīng)電流方向．和老師一起填寫表格：操作方法填寫內(nèi)容NS插入抽出插入抽出原磁場方向原來磁場的磁通量變化感應(yīng)磁場的方向原磁場與感應(yīng)磁場方向的關(guān)系感應(yīng)電流的方向（螺線管上）例題精講例題1．如圖所示，一閉合金屬線圈用絕緣細線懸掛，當一條形磁鐵從左端向其靠近時，試判斷線圈中感應(yīng)電流的方向。（從左向右看）例2如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側(cè)某一位置由靜止釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是()A．a(chǎn)→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d楞次定律中“阻礙”的含義2．楞次定律的推廣對楞次定律中“阻礙”含義的推廣：感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對運動——“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”．課堂練習1.關(guān)于磁通量、磁通密度、磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是（）A．磁感應(yīng)強度越大的地方，磁通量越大B．穿過某線圈的磁通量為零時，由B=可知磁通密度為零C．磁通密度越大，磁感應(yīng)強度越大D．磁感應(yīng)強度在數(shù)值上等于1m2的面積上穿過的最大磁通量2.下列單位中與磁感應(yīng)強度的單位“特斯拉”相當?shù)氖牵ǎ〢．Wb/m2B．N/A·mC．kg/A·s2D．kg/C·m3．根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場一定是（）A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.與引起感應(yīng)電流的磁場反向C.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同4．如圖所示，金屬框架水平放置，勻強磁場方向與框架平面垂直向下，金屬棒框架接觸良好并沿框架向右運動，請判斷金屬棒感應(yīng)電流方向。5．.某磁場的磁感應(yīng)線如圖所示，有一銅線圈從圖中的上方A處落到B處，則在下落的過程中，從上向下看，線圈中的感應(yīng)電流的方向是：（）A、順時針B、逆時針C、先順時針后逆時針D、先逆時針后順時針6．如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下，當磁鐵向下運動時（但沒有插入線圈內(nèi)部）（）A、線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引；B、線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥；C、線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引；D、線圈中感應(yīng)電流的方向與能力提高1．(2011上海)如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當a繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a()A．順時針加速旋轉(zhuǎn)B．順時針減速旋轉(zhuǎn)C．逆時針加速旋轉(zhuǎn)D．逆時針減速