高中物理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

第1頁第2頁1．知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相關(guān)物理學(xué)史，體會(huì)人類探究自然規(guī)律科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2．經(jīng)過試驗(yàn)，探究和了解產(chǎn)生感應(yīng)電流條件。3．能夠利用感應(yīng)電流產(chǎn)生條件判斷是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生。第3頁第4頁［讀教材·填關(guān)鍵點(diǎn)］

1．奧斯特夢(mèng)圓“電生磁”電流磁效應(yīng)顯示了載流導(dǎo)體對(duì)

作用力，揭示了

與

之間存在某種聯(lián)絡(luò)。在奧斯特試驗(yàn)中，通電導(dǎo)線必須

放置，導(dǎo)線下面小磁針才發(fā)生偏轉(zhuǎn)。磁針電現(xiàn)象磁現(xiàn)象南北方向第5頁2．法拉第心系“磁生電”(1)“磁生電”發(fā)覺：1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)覺了

現(xiàn)象。(2)法拉第把引發(fā)感應(yīng)電流原因概括為五類：①改變電流；②改變磁場(chǎng)；③運(yùn)動(dòng)恒定電流；④運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)；⑤在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體。電磁感應(yīng)第6頁(3)電磁感應(yīng)發(fā)覺使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)絡(luò)認(rèn)識(shí)愈加完善，宣告了

作為一門統(tǒng)一學(xué)科誕生。3．探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件(1)探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖4－1－1所表示)：

圖4－1－1電磁學(xué)第7頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)分析論證導(dǎo)體棒靜止無閉合電路包圍面積時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生；包圍面積時(shí)，電路中無電流產(chǎn)生導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有改變不變第8頁(2)探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖4－1－2所表示)：

圖4－1－2第9頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)分析論證ＴN極插入線圈有線圈中磁場(chǎng)時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中磁場(chǎng)時(shí)，線圈中無感應(yīng)電流N極停在線圈中無N極從線圈中抽出有S極插入線圈有S極停在線圈中無S極從線圈中抽出有改變不變第10頁(3)模仿法拉第試驗(yàn)(如圖4－1－3所表示)：圖4－1－3第11頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有沒有電流)分析論證開關(guān)閉合瞬間有線圈B中磁場(chǎng)

時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流；磁場(chǎng)

時(shí)，線圈B中無感應(yīng)電流開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)無開關(guān)保持閉合，快速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片有改變不變第12頁(4)歸納結(jié)論：只要穿過

導(dǎo)體回路

發(fā)生改變，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。閉合磁通量第13頁［試身手·夯基礎(chǔ)］1.發(fā)電基本原理之一是電磁感應(yīng)。發(fā)覺電磁感應(yīng)現(xiàn)象科學(xué)家是()A.安培 B．奧斯特C．法拉第 D．麥克斯韋答案：C第14頁2.某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象試驗(yàn)，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖4－1－4所表示試驗(yàn)電路，當(dāng)它接通、斷開開關(guān)時(shí)，圖4－1－4電流表指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是()第15頁A．線圈A和B之間是絕緣，B線圈所在回路中沒有電源，所以B中不可能產(chǎn)生電流B．線圈B中沒有磁場(chǎng)C．經(jīng)過線圈A電流是恒定，穿過線圈B磁通量不發(fā)生改變D．電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)卻不能產(chǎn)生電流第16頁解析：由條件可知線圈A中電流不變，產(chǎn)生磁場(chǎng)也恒定，所以穿過線圈B磁通量一直不發(fā)生改變，所以不論開關(guān)是斷開還是閉合，線圈B中均不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針也不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。所以正確選項(xiàng)是C。答案：C第17頁3．有一正方形閉合線圈，在足夠大勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。圖4－1－5中能產(chǎn)生感應(yīng)電流是()圖4－1－5第18頁解析：B、C、D中線圈均在切割磁感線，A中線圈不切割磁感線，所以A中線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。即使切割了磁感線，也不能確保就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，比如B和C中線圈豎直邊切割了磁感線，但閉合線圈磁通量沒有發(fā)生改變，故B、C中線圈也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案：D第19頁4．如圖4－1－6所表示，一有限范圍勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度為d，若使一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)正方形導(dǎo)線框以速度v勻速地經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域，已知d＞L，則導(dǎo)線框經(jīng)過磁場(chǎng)過程中，圖4－1－6導(dǎo)線框中無感應(yīng)電流時(shí)間等于()第20頁解析：依據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件可知：只要穿過閉合導(dǎo)體回路磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電流，所以導(dǎo)線框在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)過程中有感應(yīng)電流。當(dāng)導(dǎo)線框全部處于磁場(chǎng)中時(shí)，穿過導(dǎo)線框磁通量不發(fā)生改變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。依據(jù)幾何關(guān)系易知C選項(xiàng)正確。答案：C第21頁第22頁(1)B與S垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)：Φ＝BS。B指勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈面積。圖4－1－7(2)B與S不垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)：Φ＝BS⊥。S⊥為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將S分解到與B垂直方向上，如圖4－1－7所表示，Φ＝BSsinθ。第23頁(3)某面積內(nèi)有不一樣方向磁場(chǎng)時(shí)：分別計(jì)算不一樣方向磁場(chǎng)磁通量，然后要求某個(gè)方向磁通量為正，反方向磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和。(4)線圈為多匝時(shí)，磁通量計(jì)算不受影響，因?yàn)榇┻^線圈磁感線條數(shù)不受線圈匝數(shù)影響。第24頁1.如圖4－1－8所表示，一矩形線圈abcd面積S為1×10－2m2，它與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向之間夾角θ為30°，穿過線圈磁通量Φ為1×10－3Wb。則：圖4－1－8(1)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(2)若線圈以ab邊為軸翻轉(zhuǎn)180°，求此過程穿過線圈磁通量改變大小ΔΦ為多少。第25頁[思緒點(diǎn)撥]解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)磁通量Φ＝BS中S應(yīng)為線圈垂直于B面積。(2)穿過線圈磁通量有正、負(fù)之分。第26頁[答案](1)0.2T(2)2×10－3Wb第27頁計(jì)算磁通量改變量時(shí)，首先要明確引發(fā)磁通量改變?cè)?，然后再進(jìn)行計(jì)算，通常有以下幾個(gè)情況：(1)B不變，S變，則ΔΦ＝B·ΔS；(2)B改變，S不變，則ΔΦ＝ΔB·S；(3)B變，S也變，則ΔΦ＝B2S2－B1S1；(4)B不變，S不變，θ改變，則ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)。第28頁第29頁穿過閉合電路磁通量發(fā)生改變，大致有以下幾個(gè)情況：a．磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生改變，比如閉合電路一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)。b．線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生改變，比如線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或者磁場(chǎng)是由通電螺線管產(chǎn)生，而螺線管中電流改變時(shí)。c．磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生改變，此時(shí)可由ΔΦ＝Φ1－Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否改變。第30頁d．線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間夾角發(fā)生改變，比如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。(3)磁通量改變量ΔΦ與磁通量Φ意義不一樣，大小也沒有必定聯(lián)絡(luò)。感應(yīng)電流產(chǎn)生與Φ無關(guān)，只取決于Φ改變，即與ΔΦ相關(guān)。第31頁[名師點(diǎn)睛]磁感線條數(shù)可用來形象地表示一個(gè)回路磁通量大小，所以判斷穿過閉合電路磁通量是否改變時(shí)，可充分利用穿過閉合電路磁感線條數(shù)是否改變來判斷某過程中磁通量是否改變。第32頁2.如圖4－1－9所表示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則以下四種情況中，導(dǎo)線cd中無電流是()A．開關(guān)S閉合或斷開瞬間圖4－1－9B．開關(guān)S是閉合，但滑動(dòng)觸頭向左滑C．開關(guān)S是閉合，但滑動(dòng)觸頭向右滑D．開關(guān)S一直閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)第33頁[思緒點(diǎn)撥]解答本題時(shí)可按以下思緒進(jìn)行：第34頁[解析]假如導(dǎo)線cd中無電流產(chǎn)生，則說明經(jīng)過上面閉合線圈磁通量沒有發(fā)生改變，也就說明經(jīng)過導(dǎo)線ab段電流沒有發(fā)生改變。顯然，開關(guān)S閉合或斷開瞬間、開關(guān)S閉合但滑動(dòng)觸頭向左滑過程、開關(guān)S閉合但滑動(dòng)觸頭向右滑過程都會(huì)使經(jīng)過導(dǎo)線ab段電流發(fā)生改變，使cd回路中磁通量改變，在cd導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以本題正確選項(xiàng)應(yīng)為D。[答案]D第35頁穿過某一閉合回路磁通量發(fā)生改變?cè)蛑饕袃蓚€(gè)：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度改變；(2)閉合回路面積改變或閉合回路面積在垂直磁場(chǎng)方向上投影發(fā)生改變。第36頁第37頁第38頁