202X屆高中物理第四章電磁感應(yīng)4.1_4.2劃時代的發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課件新人教版選修3_2

1、1劃時代的發(fā)現(xiàn)劃時代的發(fā)現(xiàn)2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件讀一讀思一思辨一辨議一議一、劃時代的發(fā)現(xiàn)閱讀教材第23頁第1節(jié)“劃時代的發(fā)現(xiàn)”的內(nèi)容,知道奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),了解法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的艱苦過程,知道法拉第總結(jié)的引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的五類原因。1.丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象標志著電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)?答案:發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),我們把這種作用稱為電流的磁效應(yīng)。2.電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有什么意義?答案:電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)證實了電和磁存在著必然的聯(lián)系,突破了人類對電與磁認識的局限性,掀起了一場研究電與磁關(guān)系的革命。3.法拉第開始的實驗為什么沒有觀察到“磁生電”現(xiàn)象

2、?答案:他在這些實驗中使用的都是恒定電流產(chǎn)生的磁場,這樣的磁場是不會在某個電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的。讀一讀思一思辨一辨議一議4.法拉第把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上,一個線圈接到電源上,另一個線圈接入“電流表”,在給一個線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表,會看到什么現(xiàn)象?說明了什么?他領(lǐng)悟到“磁生電”是在什么過程中才會產(chǎn)生的?答案:電流表的指針發(fā)生擺動,說明另一個線圈中產(chǎn)生了電流。法拉第領(lǐng)悟到“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。5.法拉第總結(jié)出引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的哪五類原因?答案:變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體。讀一讀思一思辨一辨議一議二、探究感應(yīng)電

3、流的產(chǎn)生條件閱讀教材第57頁第2節(jié)“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”的內(nèi)容,理解導(dǎo)體棒在磁場中運動、磁鐵在線圈中運動、原線圈通電電流三種情況下能產(chǎn)生感應(yīng)電流,初步理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。讀一讀思一思辨一辨議一議1.如圖所示的甲、乙、丙三個實驗裝置中,如何操作電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流?讀一讀思一思辨一辨議一議答案:甲:當(dāng)導(dǎo)體棒做切割磁感線的運動時,電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。乙:當(dāng)將磁鐵從線圈中抽出或插入時,電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。丙:當(dāng)開關(guān)閉合且移動滑動變阻器的滑片時(或當(dāng)開關(guān)斷開、閉合時),電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。讀一讀思一思辨一辨議一議2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?答案:只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,閉

4、合導(dǎo)體回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。讀一讀思一思辨一辨議一議1.思考辨析。(1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ()解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:一是閉合電路,二是磁通量變化。有磁通量而不變化,是不會產(chǎn)生感應(yīng)電流的。答案:(2)穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時,螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ()解析:磁通量發(fā)生變化,而螺線管回路不閉合,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議(3)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場中運動就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 ()解析:只有閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運動時,閉合回路中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案:(4)線框不閉合時,即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化,線框中也

5、沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ()解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個條件都滿足才會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議2.探究討論。(1)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)對法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象有什么意義?答案:正因為奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),提示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間存在某種聯(lián)系,突破了人類對電與磁認識的局限性,使法拉第堅信有了磁場就一定會產(chǎn)生電流。(2)電流的磁效應(yīng)與電磁感應(yīng)有什么區(qū)別?答案:電流的磁效應(yīng)是指電流周圍產(chǎn)生磁場,即“電生磁”。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是利用磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流,即“磁生電”。“電生磁”和“磁生電”是兩種因果關(guān)系相反的現(xiàn)象,要正確區(qū)分這兩種現(xiàn)象。探究一探究二當(dāng)堂檢測問題導(dǎo)引名師精講典例剖析對磁通量概

6、念的理解對磁通量概念的理解如圖甲,豎直向下的勻強磁場中,水平放置一正方形線框;如圖乙,豎直向下的勻強磁場中,平行磁感應(yīng)強度的方向放置正方形線框。若線框的面積是S,磁感應(yīng)強度為B,試求兩種情況下,穿過線框的磁通量分別是多少?要點提示:題圖甲中,磁感線與線框所在平面垂直,穿過線框的磁通量1=BS;題圖乙中,磁感線與線框所在平面平行,穿過線框的磁通量2=0。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測1.磁通量的計算(1)B與S垂直時:=BS,B為勻強磁場的磁感應(yīng)強度,S為線圈的有效面積。如圖a所示。(2)B與S不垂直時:=BS=BS,S為線圈在垂直磁場方向上的投影面積。B為B在垂直于S方向上的分量

7、。如圖b、c所示。(3)某線圈所圍面積內(nèi)有不同方向的磁場時,規(guī)定某個方向的磁通量為正,反方向的磁通量為負,求其代數(shù)和,如圖d所示。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測2.磁通量是標量,但有正、負,其正、負分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反。3.磁通量的變化大致可分為以下幾種情況:(1)磁感應(yīng)強度B不變,有效面積S發(fā)生變化。如圖a所示。(2)有效面積S不變,磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化。如圖b所示。(3)磁感應(yīng)強度B和有效面積S都不變,它們之間的夾角發(fā)生變化。如圖c所示。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測4.用磁感線的條數(shù)表示磁通量。當(dāng)回路中有不同方向的磁感線穿過時,磁通量是指穿過某一

8、面磁感線的“凈”條數(shù),即不同方向的磁感線的條數(shù)差。 從磁感線穿過面的角度來分,一個面積的兩個面分為“正面”和“反面”,“正面”穿入的磁感線,磁通量為正值,“反面”穿入的磁感線,磁通量為負值。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測【例題1】 有一個100匝的線圈,其橫截面是邊長為L=0.20 m的正方形,放在磁感應(yīng)強度B=0.50 T的勻強磁場中,線圈平面與磁場垂直。若將這個線圈橫截面的形狀由正方形變成圓形(橫截面的周長不變),則在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少?探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測歸納總結(jié)磁通量=BS的計算的幾點注意(1)S是指閉合回路中包含磁場的那部分的有

9、效面積。(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān),也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響。同理,磁通量的變化量=2-1也不受線圈匝數(shù)的影響。所以,直接用公式求、時,不必去考慮線圈匝數(shù)n。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量,如圖所示,通過恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面,第一次將線框由1平移到2,第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到2,設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為1和2,則()A.12B.1=2C.12D.無法確定解析:設(shè)線框在位置1時的磁通量為1,在位置2時的磁通量為2,直線電流產(chǎn)生的磁場在1處比在2處要強,若平移線框,則1=1-2,若轉(zhuǎn)動線框,磁

10、感線是從線框的正反兩面穿過的,一正一負,因此2=1+2。綜上所述,12。答案:C探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1.如圖所示,導(dǎo)體AB放在磁場中,并與電流表相連,按照表中實驗操作進行實驗,觀察有無感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測無 無 有 變化 不變 探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測2.如圖所示,條形磁鐵放在線圈中,線圈接有電流表,按照表中實驗操作進行實驗,觀察有無感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。有 無 有 有 無 有 變化 不變 探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測3.如圖所示,原線圈(小

11、螺線管)接電源、開關(guān)和滑動變阻器,副線圈(大螺線管)接電流表,按照表中實驗操作進行實驗,觀察有無感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測有 有 無 有 變化 不變 探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測4.上述三個實驗產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況不同,但其中肯定有某種共同的原因,完成下表并總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。變化 變化 不變 變化 不變 閉合 磁通量 探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。2.感應(yīng)電流有無的判斷引起感應(yīng)電流的表面因素很多,但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。只要穿過閉合

12、電路的磁通量變化,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,大致有以下幾種情況:探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測 (1)電路為閉合電路。(2)穿過電路的磁通量發(fā)生變化。兩條必須同時滿足,才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測【例題2】 如圖所示,矩形線圈與磁場垂直,且一半在勻強磁場內(nèi),一半在勻強磁場外。下述操作中能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()A.以bc為軸轉(zhuǎn)動45B.以ad為軸轉(zhuǎn)動45C.將線圈向下平移D.將線圈向上平移探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測解析:當(dāng)線圈以bc為軸轉(zhuǎn)動45時,ad邊剛好還沒有進入磁場,這樣,穿過線圈的磁

13、感線的條數(shù)沒有發(fā)生變化,磁通量不發(fā)生改變,所以在回路中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯誤。當(dāng)以ad為軸轉(zhuǎn)動45時,bc邊剛好要離開磁場,這樣,穿過線圈的磁感線的條數(shù)將不斷減少,所以在回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項B正確。當(dāng)將線圈向下平移或者向上平移時,穿過線圈的磁感線的條數(shù)均沒有發(fā)生變化,磁通量不發(fā)生改變,所以在回路中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項C、D錯誤。答案:B探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測歸納總結(jié)判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧(1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個條件,二者缺一不可。(2)磁通量發(fā)生變化,其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上,磁通量很大,若沒有變化,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁通量雖然

14、是零,但是變化的,仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2 (多選)如圖所示,在正方形線圈的內(nèi)部有一條形磁鐵,線圈與磁鐵在同一平面內(nèi),兩者有共同的中心軸線OO,關(guān)于線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的下列說法正確的是() A.當(dāng)磁鐵向紙面外平移時,線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流B.當(dāng)磁鐵向上平移時,線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流C.當(dāng)磁鐵向下平移時,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流D.當(dāng)磁鐵N極向紙外、S極向紙里繞OO軸轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測解析:由于線圈與磁鐵在同一平面內(nèi),兩者有共同的中心軸線OO,由

15、條形磁鐵的磁感線分布的軸對稱性可以判斷出此時線圈中的磁通量為零。當(dāng)磁鐵向紙面外平移時,N極發(fā)出的磁感線從磁鐵外部再回到S極,所以在平移過程中,線圈中沒有磁通量的改變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,A正確;當(dāng)磁鐵向上平移時或者當(dāng)磁鐵向下平移時,線圈始終在條形磁鐵的軸線上,所以磁通量始終為零,所以線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以B正確,C錯誤;當(dāng)磁鐵N極向紙外、S極向紙里繞OO軸轉(zhuǎn)動時,線圈中的磁通量將由零開始先逐漸增加,所以磁通量發(fā)生了變化,將會產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以D正確。答案:ABD當(dāng)堂檢測探究一探究二1231.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷)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選項中,電路沒有閉合,

16、無感應(yīng)電流;B選項中,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C選項中,穿過線圈的磁感線相互抵消,恒為零,無感應(yīng)電流;D選項中,磁通量不發(fā)生變化,無感應(yīng)電流。答案:B探究一探究二123當(dāng)堂檢測2.(多選)(產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷)如圖所示,豎直放置的長直導(dǎo)線通有恒定電流,有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),在下列情況中線框產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.導(dǎo)線中的電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以AB邊為軸轉(zhuǎn)動答案:ABD探究一探究二123當(dāng)堂檢測3.(磁通量的變化)如圖所示的線框,面積為S,處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,B的方向與線框平面成角,當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90到如圖所示的虛線位置時,試求:(1)初、末位置穿過線框的磁通量的大小1和2。(2)磁通量的變化量。探究一探究二123當(dāng)堂檢測解析:(1)解法一:在初始位置,把面積向垂直于磁場方向進行投影,可得垂直于磁場方向的