電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件說課講解

1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，知道電和磁的聯(lián)系．2．通過實驗探究歸納感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件．(重點)3．能運用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷回路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(重點＋難點)4．體會科學家對待科學的嚴謹態(tài)度和非凡意志力.奧斯特

電和磁

結(jié)論：組成閉合回路的一段導(dǎo)體AB切割磁感線時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流．實驗操作實驗現(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無無有結(jié)論：線圈中的磁場變化時，有感應(yīng)電流；線圈中的磁場不變時，無感應(yīng)電流．實驗操作實驗現(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極從線圈中抽出有無有有無有結(jié)論：線圈A產(chǎn)生的磁場變化時，線圈B中磁場變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線圈A產(chǎn)生的磁場不變時，線圈B中磁場不變，無感應(yīng)電流．實驗操作實驗現(xiàn)象(線圈B中有無電流)開關(guān)閉合開關(guān)斷開開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動開關(guān)閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有有無有2．歸納結(jié)論只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.一、對磁通量及其變化情況的分析1．對磁通量的理解(1)Φ＝BS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S與垂直于B的平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上分量的乘積．也可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．如圖1－1、2－4(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)的有效面積．如圖1－1、2－4(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?。?．磁通量發(fā)生變化的幾種情況一般有以下幾種：①磁感應(yīng)強度B不變，閉合電路包圍的面積S發(fā)生變化，例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時；②閉合電路包圍的面積S不變，磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對運動時或者磁場是由通電螺線管產(chǎn)生而螺線管中的電流是變化的；③磁感應(yīng)強度B和閉合電路包圍的面積S同時發(fā)生變化，此時可由ΔΦ＝Φt－Φ0計算并判斷磁通量是否變化；④閉合電路包圍的面積S不變，磁感應(yīng)強度B也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時．2．幾種常見電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的磁通量變化的原因(1)條形磁鐵在線圈中運動，如圖1－1、2－5所示，B變化引起Φ變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．(2)閉合電路部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，如圖1－1、2－6所示，S變化引起Φ變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．(3)矩形線圈在磁場中繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動，如圖1－1、2－7所示，θ變化，引起Φ變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．【典例1】有一個垂直紙面向里的勻強磁場，如圖1－1、2－8所示，磁感應(yīng)強度B＝0.8T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.現(xiàn)在紙面內(nèi)先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1cm，10匝；B線圈半徑為2cm，1匝；C線圈半徑為0.5cm，1匝．問：(1)在磁感應(yīng)強度B減為0.4T的過程中，線圈A和B中磁通量改變多少？(2)當磁場轉(zhuǎn)過30°角的過程中，線圈C中磁通量改變多少？答案(1)1.256×10－4Wb

1.256×10－4Wb(2)8.4×10－6Wb借題發(fā)揮磁通量是指穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，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．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．【變式1】面積為S的矩形線框abcd處在磁感應(yīng)強度為B的均強磁場中，磁場方向與線框面成θ角，如圖1－1、2－9所示，當線框以ab為軸順時針轉(zhuǎn)90°時，穿過abcd面的磁通量的變化量ΔΦ＝________.解析開始時與線框面積成θ角，磁通量為Φ1＝BSsinθ；線框面按題意方向轉(zhuǎn)動時，磁通量減少，當轉(zhuǎn)90°時，磁通量變?yōu)椤柏摗敝?，則Φ2＝－BScosθ.可見，磁通量的變化量為ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－BScosθ－BSsinθ|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案BS(cosθ＋sinθ)解析將S閉合的瞬間，與線圈A組成的閉合電路中有電流通過，線圈A產(chǎn)生的磁場要穿過線圈B.線圈A是環(huán)形電流，其磁場不僅穿過線圈所包圍的面積，方向向外，也穿過線圈外的廣大面積，方向向里．線圈A包圍的面積內(nèi)磁通密度大，外圍面積上的磁通密度小，對線圈B與A重合的一半面積內(nèi)，向外的磁通量大于另一半面積內(nèi)向里的磁通量，因此線圈B所包圍的總磁通量不為零，而是方向向外；也就是說在開關(guān)S閉合的瞬間，穿過線圈B的磁通量增加，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生．答案見解析借題發(fā)揮判斷有無感應(yīng)電流的方法分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵就是要分析穿過閉合電路的磁通量是否變化，而分析磁通量是否有變化，關(guān)鍵要知道磁感線是如何分布的．所以在做這類題時應(yīng)注意：(1)熟記條形磁鐵和蹄形磁鐵內(nèi)、外磁感線分布的立體形狀是解決問題的基礎(chǔ)．(2)學會找特殊位置分析其變化．利用磁感線判斷磁通量的變化：線圈所包圍的磁感線穿過線圈平面的方向相同時，條數(shù)增加，磁通量增加；若穿過線圈平面的磁感線方向相反，某一個方向是多數(shù)磁感線條數(shù)增加，則磁通量增加；某一個方向是少數(shù)的磁感線條數(shù)增加，則磁通量減少，總之，要用穿過線圈的磁感線的凈條數(shù)的增、減判斷磁通量的變化，要用某一方向是多數(shù)的磁感線的方向作為線圈所包圍的磁場的方向．【變式2】如圖1－1、2－11所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)．A．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動D．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動解析四種情況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按A、B、D三種情況線圈移動后，線框仍與磁感線平行．磁通量保持為零不變，線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流．C中線圈轉(zhuǎn)動后，穿過線框的磁通量不斷發(fā)生變化，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，C項正確．答案C開拓視野利用地磁場發(fā)電1994年，美國科學家在“亞特蘭蒂斯”號航天飛機上進行過一項利用金屬纜繩發(fā)電的實驗．航天飛機在地球赤道上空離地面約3000km處自東向西以6.51×103m/s的速度飛行時，從飛機上對準地心發(fā)射一根長20km的金屬纜繩，結(jié)果懸繩上產(chǎn)生了大約3A的感應(yīng)電流．【典例3】如圖1－1、2－12所示，把一條大約10m長電線的兩端連在一個靈敏電流表的兩個接線柱上，形成閉合電路．兩個同學迅速搖動這條電線，可以發(fā)電嗎？簡述你的理由．你認為兩個同學沿哪個方向站立時，發(fā)電的可能性比較大？試一試．解析我們知道，閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時，閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，搖繩發(fā)電的實質(zhì)是，閉合電路的部分導(dǎo)體切割地磁場的磁感線，故繩運動方向與地磁場平行時無感應(yīng)電流，而運動方向與地磁場垂直時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，地磁場是南北方向的，故搖繩的兩位同學沿東西方向站立時，發(fā)電的可能性最大．答案見解析解析當a中有電流通過時，穿過a、b、c三個閉合線圈的向里的磁感線條數(shù)一樣多，向外的磁感線的條數(shù)c最多，其次是b，a中沒有向外的磁感線，因此，根據(jù)總磁通量的計算，應(yīng)該是：Φa>Φb>Φc.答案B答案0.1Wb

1.0Wb解析如果導(dǎo)線cd中無電流產(chǎn)生，則說明通過上面的閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，也就說明通過導(dǎo)線ab段的電流沒有發(fā)生變化．顯然，開關(guān)S閉合或斷開的瞬間，開關(guān)S閉合、滑動觸頭向左滑的過程或開關(guān)S閉合、滑動觸頭向右滑的過程，都是使通過導(dǎo)線ab段的電流發(fā)生變化的過程，都能在cd導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流．故正確