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 第1講磁生電的探索 目標定位 1 知道奧斯特實驗 電磁感應現(xiàn)象 了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過程 2 通過實驗觀察和實驗探究 理解感應電流的產生條件 3 能說出磁通量變化的含義 會利用電磁感應產生的條件解決實際問題 一 電磁感應的探索歷程1 電生磁 1820年 丹麥物理學家發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應 2 磁生電 1821年 開始了磁生電的研究 1831年 他終于悟出了磁生電的基本原理 進一步揭示了的內在聯(lián)系 奧斯特 法拉第 電和磁 二 科學探究 感應電流產生的條件1 導體棒在磁場中運動如圖1所示 將可移動導體ab放置在磁場中 并和電流表組成閉合回路 實驗操作及現(xiàn)象如下 圖1 無 無 有 磁通量發(fā)生變化 2 磁鐵在螺線管中運動如圖2所示 將螺線管與電流表組成閉合回路 把條形磁鐵插入或拔出螺線管 實驗操作及現(xiàn)象如下 圖2 有 無 有 有 無 有 磁通量發(fā)生變化 3 如圖3所示 線圈a通過變阻器和開關連接到電源上 線圈b的兩端連到電流表上 把線圈a裝在線圈b的里面 實驗操作及現(xiàn)象如下 圖3 有 有 無 有 磁通量發(fā)生變化 想一想1 思考以上幾個產生感應電流的實例 1 將實驗3和實驗2比較 實驗3中的螺線管a的作用是什么 答案等效磁鐵 2 產生感應電流的條件都跟哪個物理量有關 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 磁感應強度b不變 有效面積s變化 磁感應強度b變化 有效面積s不變 磁感應強度b和有效面積s同時發(fā)生變化 4 實驗結論 只要穿過閉合電路的 閉合電路中就有感應電流產生 5 因磁通量的變化產生電流的現(xiàn)象叫 所產生的電流叫做 磁通量發(fā)生變化 電磁感應 感應電流 一 磁通量的理解及變化分析1 磁通量的計算 1 b與s垂直時 bs s為線圈的有效面積 如圖4 a 所示 2 b與s不垂直時 bs b s 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 如圖 b c 所示 3 某線圈所圍面積內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 2 磁通量是標量 但有正負 其正負表示與規(guī)定的穿入方向相同或相反 穿過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 用磁感線的條數(shù)表示磁通量 當回路中有不同方向的磁感線穿過時 磁通量是指穿過某一面磁感線的 凈 條數(shù) 即指不同方向的磁感線的條數(shù)差 例1如圖5所示 虛線框內有勻強磁場 a b為垂直磁場放置的兩個圓環(huán) 分別用 a和 b表示穿過兩個圓環(huán)的磁通量 則下列表述正確的是 a a bb a bc a bd 無法確定 圖5 解析本題利用公式 bs進行計算 在計算時注意s為垂直磁場方向所圍磁場的有效面積 不一定是線圈的面積 同時注意磁通量與線圈的匝數(shù)無關 由于磁場在圓環(huán)a b中的面積相等 所以穿過兩個圓環(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 有一個垂直紙面向里的有界勻強磁場 b1 0 8t 磁場的邊界為圓形 圓心為o 半徑為1cm 現(xiàn)于紙面內先后放上三個圓線圈 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 求 1 在b1減至0 4t的過程中 a和b中磁通量各改變了多少 2 在磁場轉過30 角的過程中 c中磁通量改變了多少 圖6 針對訓練1如圖8所示 線框與通電直導線均位于水平面內 當線框abcd由實線位置在水平面內向右水平移動 逐漸移動到虛線位置 穿過線框的磁通量如何變化 圖8 解析直線電流i產生的磁場的磁感線的形狀是以導線上的點為圓心的在豎直平面內的一組組同心圓 在電流i的右邊磁感線的方向垂直水平面向里 在電流i的左邊磁感線的方向垂直水平面向外 磁感線的疏密分布是越靠近導線磁感線越密 離導線越遠磁感線越稀疏 答案線框的水平移動 可分為三個階段 第一階段 從實線位置開始至bc邊到達直導線位置 穿過線框的磁通量逐漸增大 第二階段 從bc邊抵達直導線處開始至ad邊到達直導線為止 由于向外的磁感線逐漸減少 向里的磁感線逐漸增多 所以穿過線框的總磁通量先減少 當ab dc兩邊中點連線與直導線重合時 磁通量為零 后增大 第三階段 從ad邊離開直導線向右運動開始至線框抵達虛線位置為止 穿過線框的磁通量逐漸減少 二 產生感應電流的判斷1 產生條件 1 電路閉合 2 磁通量發(fā)生變化 如果回路不閉合 不會產生感應電流 但仍會產生感應電動勢 就好比直流電路一樣 電路不閉合 沒有電流 但電源仍然存在 2 注意事項 1 注意磁感線的反穿情況 磁通量指的是穿過某面的磁感線的 凈 條數(shù) 2 磁通量是指穿過某面的合磁通量 例3下圖中能產生感應電流的是 解析根據(jù)產生感應電流的條件 a中 電路沒閉合 無感應電流 b中 面積增大 閉合電路的磁通量增大 有感應電流 c中 穿過線圈的磁感線相互抵消 恒為零 無感應電流 d中 磁通量不發(fā)生變化 無感應電流 答案b 針對訓練2在一長直導線中通以如圖9所示的恒定電流時 套在長直導線上的閉合線環(huán) 環(huán)面與導線垂直 長直導線通過環(huán)的中心 當發(fā)生以下變化時 肯定能產生感應電流的是 a 保持電流不變 使導線環(huán)上下移動b 保持導線環(huán)不變 使長直導線中的電流增大或減小c 保持電流不變 使導線在豎直平面內順時針 或逆時針 轉動d 保持電流不變 環(huán)在與導線垂直的水平面內左右水平移動 圖9 解析產生感應電流的條件是磁通量發(fā)生改變 題圖所示位置環(huán)中沒有磁通量 a b d沒有使磁通量發(fā)生改變 所以都錯 只有c在轉動中使得環(huán)中磁通量發(fā)生改變 選c 答案c 2 恒定的勻強磁場中有一個圓形閉合線圈 線圈平面垂直于磁場方向 當線圈在此磁場中做下列哪種運動時 穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化 a 線圈沿自身所在的平面做勻速運動b 線圈沿自身所在的平面做加速運動c 線圈繞任一直徑做勻速轉動d 線圈繞任一直徑做變速轉動 cd 產生感應電流的條件3 金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖所示的運動 線圈中有感應電流的是 解析在選項b c中 線圈中的磁通量始終為零 不產生感應電流 選項d中磁通量始終最大 保持不變 不發(fā)生變化 也沒有感應電流 選項a中 在線圈轉動過程中 磁通量做周期性變化 產生感應電流 故a正確 答案a 4 如圖9 a b兩回路中各有一開關s1 s2 且回路a中接有電源 回路b中接有靈敏電流計 下列操作及相應的結果可能實現(xiàn)的是 圖9 a 先閉合s2 后閉合s1的瞬間 電流計指針偏轉b s1 s2閉合后 再斷開s2的瞬間 電流計指針偏轉c 先閉合s1 后閉合s2的瞬間 電流計指針偏轉d s1 s2閉合后 再斷開s1的瞬間