202X屆高中物理第四章電磁感應(yīng)4.1_4.2劃時(shí)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(shí)代的發(fā)現(xiàn)劃時(shí)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(shí)代的發(fā)現(xiàn)閱讀教材第23頁(yè)第1節(jié)“劃時(shí)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(guò)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(biāo)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(shí)了電和磁存在著必然的聯(lián)系,突破了人類對(duì)電與磁認(rèn)識(shí)的局限性,掀起了一場(chǎng)研究電與磁關(guān)系的革命。3.法拉第開始的實(shí)驗(yàn)為什么沒(méi)有觀察到“磁生電”現(xiàn)象

2、?答案:他在這些實(shí)驗(yàn)中使用的都是恒定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),這樣的磁場(chǎng)是不會(huì)在某個(gè)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(gè)線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上,一個(gè)線圈接到電源上,另一個(gè)線圈接入“電流表”,在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表,會(huì)看到什么現(xiàn)象?說(shuō)明了什么?他領(lǐng)悟到“磁生電”是在什么過(guò)程中才會(huì)產(chǎn)生的?答案:電流表的指針發(fā)生擺動(dòng),說(shuō)明另一個(gè)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(yùn)動(dòng)的過(guò)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(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(yè)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)、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(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中,如何操作電路中會(huì)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(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。乙:當(dāng)將磁鐵從線圈中抽出或插入時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。丙:當(dāng)開關(guān)閉合且移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)(或當(dāng)開關(guān)斷開、閉合時(shí)),電路中會(huì)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(guò)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(huì)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的。答案:(2)穿過(guò)螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí),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(huì)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就會(huì)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(yùn)動(dòng)時(shí),閉合回路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案:(4)線框不閉合時(shí),即使穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變化,線框中也

5、沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ()解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件都滿足才會(huì)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(duì)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象有什么意義?答案:正因?yàn)閵W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(duì)電與磁認(rèn)識(shí)的局限性,使法拉第堅(jiān)信有了磁場(chǎng)就一定會(huì)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(chǎng),即“電生磁”。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是利用磁場(chǎng)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(cè)問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析對(duì)磁通量概

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

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(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。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)2.磁通量是標(biāo)量,但有正、負(fù),其正、負(fù)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(qiáng)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(qiáng)度B發(fā)生變化。如圖b所示。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)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(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(guò)時(shí),磁通量是指穿過(guò)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(guò)面的角度來(lái)分,一個(gè)面積的兩個(gè)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(fù)值。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)【例題1】 有一個(gè)100匝的線圈,其橫截面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.20 m的正方形,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)垂直。若將這個(gè)線圈橫截面的形狀由正方形變成圓形(橫截面的周長(zhǎng)不變),則在這一過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量改變了多少?探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)歸納總結(jié)磁通量=BS的計(jì)算的幾點(diǎn)注意(1)S是指閉合回路中包含磁場(chǎng)的那部分的有

9、效面積。(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)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(shí),不必去考慮線圈匝數(shù)n。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(guò)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(guò)線框的磁通量變化分別為1和2,則()A.12B.1=2C.12D.無(wú)法確定解析:設(shè)線框在位置1時(shí)的磁通量為1,在位置2時(shí)的磁通量為2,直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在1處比在2處要強(qiáng),若平移線框,則1=1-2,若轉(zhuǎn)動(dòng)線框,磁

10、感線是從線框的正反兩面穿過(guò)的,一正一負(fù),因此2=1+2。綜上所述,12。答案:C探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(chǎng)中,并與電流表相連,按照表中實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察有無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)無(wú) 無(wú) 有 變化 不變 探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察有無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。有 無(wú) 有 有 無(wú) 有 變化 不變 探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)3.如圖所示,原線圈(小

11、螺線管)接電源、開關(guān)和滑動(dòng)變阻器,副線圈(大螺線管)接電流表,按照表中實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察有無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)有 有 無(wú) 有 變化 不變 探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)4.上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)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(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。2.感應(yīng)電流有無(wú)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(guò)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(guò)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(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè) (1)電路為閉合電路。(2)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化。兩條必須同時(shí)滿足,才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)【例題2】 如圖所示,矩形線圈與磁場(chǎng)垂直,且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)45B.以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45C.將線圈向下平移D.將線圈向上平移探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)解析:當(dāng)線圈以bc為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45時(shí),ad邊剛好還沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng),這樣,穿過(guò)線圈的磁

13、感線的條數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化,磁通量不發(fā)生改變,所以在回路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤。當(dāng)以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45時(shí),bc邊剛好要離開磁場(chǎng),這樣,穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)將不斷減少,所以在回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)B正確。當(dāng)將線圈向下平移或者向上平移時(shí),穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)均沒(méi)有發(fā)生變化,磁通量不發(fā)生改變,所以在回路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案:B探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(gè)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(méi)有變化,也不會(huì)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(shí)質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(shuō)法正確的是() A.當(dāng)磁鐵向紙面外平移時(shí),線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流B.當(dāng)磁鐵向上平移時(shí),線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流C.當(dāng)磁鐵向下平移時(shí),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(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)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(duì)稱性可以判斷出此時(shí)線圈中的磁通量為零。當(dāng)磁鐵向紙面外平移時(shí),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(guò)程中,線圈中沒(méi)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(shí)或者當(dāng)磁鐵向下平移時(shí),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(cuò)誤;當(dāng)磁鐵N極向紙外、S極向紙里繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以D正確。答案:ABD當(dāng)堂檢測(cè)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(xiàng)中,電路沒(méi)有閉合,

16、無(wú)感應(yīng)電流;B選項(xiàng)中,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C選項(xiàng)中,穿過(guò)線圈的磁感線相互抵消,恒為零,無(wú)感應(yīng)電流;D選項(xiàng)中,磁通量不發(fā)生變化,無(wú)感應(yīng)電流。答案:B探究一探究二123當(dāng)堂檢測(cè)2.(多選)(產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷)如圖所示,豎直放置的長(zhǎng)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(dòng)C.線框向下平動(dòng)D.線框以AB邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案:ABD探究一探究二123當(dāng)堂檢測(cè)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B的方向與線框平面成角,當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90到如圖所示的虛線位置時(shí),試求:(1)初、末位置穿過(guò)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(cè)解析:(1)解法一:在初始位置,把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影,可得垂直于磁場(chǎng)方向的