魯科版選修32 1.1 磁生電的探索 課件（42張）.ppt

第1章 電磁感應(yīng) 第1講磁生電的探索 目標(biāo)定位 1 知道奧斯特實(shí)驗(yàn) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究 理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 3 能說(shuō)出磁通量變化的含義 會(huì)利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件解決實(shí)際問(wèn)題 一 電磁感應(yīng)的探索歷程1 電生磁 1820年 丹麥物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 2 磁生電 1821年 開(kāi)始了磁生電的研究 1831年 他終于悟出了磁生電的基本原理 進(jìn)一步揭示了的內(nèi)在聯(lián)系 奧斯特 法拉第 電和磁 二 科學(xué)探究 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1 導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如圖1所示 將可移動(dòng)導(dǎo)體ab放置在磁場(chǎng)中 并和電流表組成閉合回路 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下 圖1 無(wú) 無(wú) 有 磁通量發(fā)生變化 2 磁鐵在螺線(xiàn)管中運(yùn)動(dòng)如圖2所示 將螺線(xiàn)管與電流表組成閉合回路 把條形磁鐵插入或拔出螺線(xiàn)管 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下 圖2 有 無(wú) 有 有 無(wú) 有 磁通量發(fā)生變化 3 如圖3所示 線(xiàn)圈a通過(guò)變阻器和開(kāi)關(guān)連接到電源上 線(xiàn)圈b的兩端連到電流表上 把線(xiàn)圈a裝在線(xiàn)圈b的里面 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下 圖3 有 有 無(wú) 有 磁通量發(fā)生變化 想一想1 思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例 1 將實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)2比較 實(shí)驗(yàn)3中的螺線(xiàn)管a的作用是什么 答案等效磁鐵 2 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件都跟哪個(gè)物理量有關(guān) 答案磁通量以及磁通量的變化 想一想2 哪些情況可以引起磁通量 的變化 答案由 bs可知 磁通量的變化有三種情況 磁感應(yīng)強(qiáng)度b不變 有效面積s變化 磁感應(yīng)強(qiáng)度b變化 有效面積s不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度b和有效面積s同時(shí)發(fā)生變化 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 只要穿過(guò)閉合電路的 閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 5 因磁通量的變化產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫 所產(chǎn)生的電流叫做 磁通量發(fā)生變化 電磁感應(yīng) 感應(yīng)電流 一 磁通量的理解及變化分析1 磁通量的計(jì)算 1 b與s垂直時(shí) bs s為線(xiàn)圈的有效面積 如圖4 a 所示 2 b與s不垂直時(shí) bs b s s 為線(xiàn)圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積 b 為b在垂直于s方向上的分量 如圖 b c 所示 3 某線(xiàn)圈所圍面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí) 規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正 反方向的磁通量為負(fù) 求其代數(shù)和 如圖 d 所示 2 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 其正負(fù)表示與規(guī)定的穿入方向相同或相反 穿過(guò)某一面的磁通量等于各部分磁通量的代數(shù)和 3 磁通量變化的四種情況 4 用磁感線(xiàn)的條數(shù)表示磁通量 當(dāng)回路中有不同方向的磁感線(xiàn)穿過(guò)時(shí) 磁通量是指穿過(guò)某一面磁感線(xiàn)的 凈 條數(shù) 即指不同方向的磁感線(xiàn)的條數(shù)差 例1如圖5所示 虛線(xiàn)框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng) a b為垂直磁場(chǎng)放置的兩個(gè)圓環(huán) 分別用 a和 b表示穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量 則下列表述正確的是 a a bb a bc a bd 無(wú)法確定 圖5 解析本題利用公式 bs進(jìn)行計(jì)算 在計(jì)算時(shí)注意s為垂直磁場(chǎng)方向所圍磁場(chǎng)的有效面積 不一定是線(xiàn)圈的面積 同時(shí)注意磁通量與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) 由于磁場(chǎng)在圓環(huán)a b中的面積相等 所以穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量是相等的 則 a b b正確 故選b 答案b 例2如圖6所示 有一個(gè)垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng) b1 0 8t 磁場(chǎng)的邊界為圓形 圓心為o 半徑為1cm 現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上三個(gè)圓線(xiàn)圈 圓心均在o處 a線(xiàn)圈半徑為1cm 10匝 b線(xiàn)圈半徑為2cm 1匝 c線(xiàn)圈半徑為0 5cm 1匝 求 1 在b1減至0 4t的過(guò)程中 a和b中磁通量各改變了多少 2 在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30 角的過(guò)程中 c中磁通量改變了多少 圖6 針對(duì)訓(xùn)練1如圖8所示 線(xiàn)框與通電直導(dǎo)線(xiàn)均位于水平面內(nèi) 當(dāng)線(xiàn)框abcd由實(shí)線(xiàn)位置在水平面內(nèi)向右水平移動(dòng) 逐漸移動(dòng)到虛線(xiàn)位置 穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量如何變化 圖8 解析直線(xiàn)電流i產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)的形狀是以導(dǎo)線(xiàn)上的點(diǎn)為圓心的在豎直平面內(nèi)的一組組同心圓 在電流i的右邊磁感線(xiàn)的方向垂直水平面向里 在電流i的左邊磁感線(xiàn)的方向垂直水平面向外 磁感線(xiàn)的疏密分布是越靠近導(dǎo)線(xiàn)磁感線(xiàn)越密 離導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)磁感線(xiàn)越稀疏 答案線(xiàn)框的水平移動(dòng) 可分為三個(gè)階段 第一階段 從實(shí)線(xiàn)位置開(kāi)始至bc邊到達(dá)直導(dǎo)線(xiàn)位置 穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量逐漸增大 第二階段 從bc邊抵達(dá)直導(dǎo)線(xiàn)處開(kāi)始至ad邊到達(dá)直導(dǎo)線(xiàn)為止 由于向外的磁感線(xiàn)逐漸減少 向里的磁感線(xiàn)逐漸增多 所以穿過(guò)線(xiàn)框的總磁通量先減少 當(dāng)ab dc兩邊中點(diǎn)連線(xiàn)與直導(dǎo)線(xiàn)重合時(shí) 磁通量為零 后增大 第三階段 從ad邊離開(kāi)直導(dǎo)線(xiàn)向右運(yùn)動(dòng)開(kāi)始至線(xiàn)框抵達(dá)虛線(xiàn)位置為止 穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量逐漸減少 二 產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷1 產(chǎn)生條件 1 電路閉合 2 磁通量發(fā)生變化 如果回路不閉合 不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 但仍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 就好比直流電路一樣 電路不閉合 沒(méi)有電流 但電源仍然存在 2 注意事項(xiàng) 1 注意磁感線(xiàn)的反穿情況 磁通量指的是穿過(guò)某面的磁感線(xiàn)的 凈 條數(shù) 2 磁通量是指穿過(guò)某面的合磁通量 例3下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 a中 電路沒(méi)閉合 無(wú)感應(yīng)電流 b中 面積增大 閉合電路的磁通量增大 有感應(yīng)電流 c中 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁感線(xiàn)相互抵消 恒為零 無(wú)感應(yīng)電流 d中 磁通量不發(fā)生變化 無(wú)感應(yīng)電流 答案b 針對(duì)訓(xùn)練2在一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中通以如圖9所示的恒定電流時(shí) 套在長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)上的閉合線(xiàn)環(huán) 環(huán)面與導(dǎo)線(xiàn)垂直 長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)環(huán)的中心 當(dāng)發(fā)生以下變化時(shí) 肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 a 保持電流不變 使導(dǎo)線(xiàn)環(huán)上下移動(dòng)b 保持導(dǎo)線(xiàn)環(huán)不變 使長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流增大或減小c 保持電流不變 使導(dǎo)線(xiàn)在豎直平面內(nèi)順時(shí)針 或逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)d 保持電流不變 環(huán)在與導(dǎo)線(xiàn)垂直的水平面內(nèi)左右水平移動(dòng) 圖9 解析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是磁通量發(fā)生改變 題圖所示位置環(huán)中沒(méi)有磁通量 a b d沒(méi)有使磁通量發(fā)生改變 所以都錯(cuò) 只有c在轉(zhuǎn)動(dòng)中使得環(huán)中磁通量發(fā)生改變 選c 答案c 2 恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)圓形閉合線(xiàn)圈 線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)方向 當(dāng)線(xiàn)圈在此磁場(chǎng)中做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí) 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生了變化 a 線(xiàn)圈沿自身所在的平面做勻速運(yùn)動(dòng)b 線(xiàn)圈沿自身所在的平面做加速運(yùn)動(dòng)c 線(xiàn)圈繞任一直徑做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)d 線(xiàn)圈繞任一直徑做變速轉(zhuǎn)動(dòng) cd 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件3 金屬矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng) 線(xiàn)圈中有感應(yīng)電流的是 解析在選項(xiàng)b c中 線(xiàn)圈中的磁通量始終為零 不產(chǎn)生感應(yīng)電流 選項(xiàng)d中磁通量始終最大 保持不變 不發(fā)生變化 也沒(méi)有感應(yīng)電流 選項(xiàng)a中 在線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 磁通量做周期性變化 產(chǎn)生感應(yīng)電流 故a正確 答案a 4 如圖9 a b兩回路中各有一開(kāi)關(guān)s1 s2 且回路a中接有電源 回路b中接有靈敏電流計(jì) 下列操作及相應(yīng)的結(jié)果可能實(shí)現(xiàn)的是 圖9 a 先閉合s2 后閉合s1的瞬間 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)b s1 s2閉合后 再斷開(kāi)s2的瞬間 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)c 先閉合s1 后閉合s2的瞬間 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)d s1 s2閉合后 再斷開(kāi)s1的瞬間