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1、第1节划时代的发现第2节探究感应电流的产生条件1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、法拉第发现了电磁感应现象2.知道磁通量和磁通量变化量的含义3知道感应电流的产生条件，并能解决实际问题一、电磁感应的探索历程1“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应2“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象3法拉第的概括：法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体4电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流二、探究感应电流的产生条件甲乙1探究导体棒在磁场中运动是否产生电
2、流(如图甲所示)实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的磁场面积变化时，电路中有感应电流产生；包围的磁场面积不变时，电路中无感应电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图乙所示)实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流产生；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流产生N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3.模仿法拉第的实验(如图丙所示)丙实验操作实验现象(线圈B中有无电流)分析论证开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应
3、电流产生；磁场不变时，线圈B中无感应电流产生开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有4.感应电流产生的条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流 判一判(1)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象()(2)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生()(3)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生()(4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生()提示：(1)(2)(3)(4) 做一做(多选)下列说法中正确的是()A发现电磁感应现象的科学家是奥斯特
4、，发现电流磁效应的科学家是法拉第B奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁的认识C产生感应电流的原因都与变化或运动有关D电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代提示：选CD.发现电流磁效应的科学家是奥斯特，发现电磁感应现象的科学家是法拉第；产生感应电流的原因都与变化或运动有关；电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代 想一想哪些情况可以引起磁通量的变化？提示：磁通量的变化有三种情况，由BS可知：(1)是磁感应强度B不变，有效面积S变化；(2)是磁感应强度B变化，有效面积S不变；(3)是磁感应强度B和有效面积S同时发生变化电磁感应现象1电流的
5、磁效应：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现通电导线能使放在导线附近的小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应电流的磁效应说明电流能在其周围产生磁场(电生磁)2电磁感应现象1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体他把这些现象定名为电磁感应，产生的电流叫感应电流1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特在上课时，无意中让通电导线靠近小磁针，突然发现小磁针偏转这个现象并没有引起在场其他人的注意，而奥斯特却是个有心人，他非常兴奋，紧紧抓住这个现象，接连三个月深入地研究，反复做了几十次实
6、验，关于奥斯特的实验，如图所示，下列操作中一定能够观察到小磁针偏转的是()A通电导线AB东西放置，小磁针放在导线正下方，闭合开关B通电导线AB南北放置，小磁针放在导线正下方，闭合开关C通电导线AB东西放置，小磁针放在导线正下方，改变电流方向D通电导线AB南北放置，小磁针放在AB的延长线上，改变电流大小解析奥斯特发现电流周围存在磁场，对小磁针有磁场力作用，但地磁场(指向南北)也对小磁针有磁场力作用，所以为了减小地磁场的影响，应将导线南北放置根据通电导线周围磁场的分布情况可知，小磁针应放在通电导线的下方或上方，不能放在通电导线的延长线上此时小磁针若偏转，则说明是通电导线的磁场引起的，故选项B正确答
7、案B电流的磁效应与电磁感应的区别与联系(1)电流的磁效应是指电流周围存在磁场，即“电生磁”；而电磁感应是指利用磁场产生电流，即“磁生电”这是两种因果关系相反的现象，区别这两种现象的关键是看电流是条件还是结果(2)电流的磁效应和电磁感应现象都揭示了电和磁的内在联系如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象分别是()A奥斯特，小磁针的N极转向纸内B法拉第，小磁针的S极转向纸内C库仑，小磁针静止不动D洛伦兹，小磁针的N极转向纸内解析：选A.首先发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特，根据安培定则可知该导线下方的磁场方向
8、垂直纸面向里，因此小磁针的N极转向纸内，A正确对和的理解1磁通量的计算(1)B与S垂直时： BS，S为线圈的有效面积如图甲所示(2)B与S不垂直时：BSBS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，B为B在垂直于S方向上的分量如图乙、丙所示(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图丁所示2磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和3磁通量的变化(21)大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化如图甲所示BS2BS1B(S2S1)BS.(2)有效面积S不
9、变，磁感应强度B发生变化如图乙所示B2SB1S(B2B1)SBS.(3)磁感应强度B和线圈面积S都不变，它们之间的夹角发生变化如图丙所示21.4用磁感线的条数表示磁通量当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差 命题视角1和的定性分析(2017高考江苏卷)如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A11B12C14 D41解析由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Br2，因此磁通量之比为11，A项正确答案A 命题视角2对和的计算(2018合肥一中高二
10、检测)如图所示的线框abcd面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角，当线框以ab为轴顺时针转90到虚线位置时，试求：(1)初末位置穿过线框的磁通量大小1和2；(2)磁通量的变化量.思路点拨 (1)初末位置磁场是否从同一面穿过？(2)初末位置垂直于B方向的投影面积是多大？解析(1)法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SSsin ，所以1BSsin .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos .法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S的
11、方向进行分解，得B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin .2B左SBScos .(2)开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2BScos .所以，21BScos BSsin BS(cos sin )答案(1)BSsin BScos (2)BS(cos sin )求解磁通量变化量时应注意其变化是由何种原因引起的另外还要注意：(1)求解磁通量的变化量时要取有效面积；(2)磁通量的变化与线圈的匝数无关；(3)磁感线从不同侧面
12、穿过线圈时磁通量的正负不同 【通关练习】1.如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是()A先减小后增大B始终减小C始终增大 D先增大后减小解析：选A.线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对2一个单匝矩形线圈abcd，边长ab30 cm，bc20 cm，如图所示，放在Oxyz直角坐标系内，线圈平面垂直于xOy平面，与x轴和y轴的夹角分别为30和60，匀强磁场的磁感应强度B1.0102T.试
13、计算：当磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？解析：矩形线圈的面积Sabbc0.300.20 m26102m2矩形线圈在垂直于三个坐标轴的平面上的投影面积的大小分别为SxScos 6102 m23102m2SyScos 6102 m23102m2Sz0当磁感应强度B沿Ox方向时，穿过线圈的磁通量xBSx1.01023102 Wb3104 Wb当磁感应强度B沿Oy方向时，穿过线圈的磁通量yBSy1.01023102 Wb3104 Wb当磁感应强度B沿Oz方向时，穿过线圈的磁通量zBSz0.答案：3104 Wb3104 Wb0对感应电流产生条件的理解1感应电流产生的必要条
14、件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：(1)明确电路是否为闭合电路(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化2判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化 命题视角1对感应电流有无的判断下图中能产生感应电流的是()思路点拨 (1)电路是否闭合？(2)磁通量是否变化？解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流答案B 命题视角2对探究实验的考查如图所示实验装置中可用于研究电磁感应现象的是
