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1、第四章 电 磁 感 应 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件,1.电磁感应现象的发现: (1)“电生磁”的发现:1820年,丹麦物理学家_ 发现了电流的_。 (2)“磁生电”的发现:1831年8月,英国科学家_ 发现了_。,奥斯特,磁效应,法拉第,电磁感应现象,(3)法拉第的概括:法拉第把引起电流的原因概括为五 类,它们都与_相联系: 变化的_。 _的磁场。 运动的恒定电流。 运动的磁铁。 在磁场中_的导体。,变化和运动,电流,变化,运动,2.感应电流的产生条件: (1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流:,无,无,有,变化,不,变,(2)探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流:,有,无,
2、有,有,无,有,变化,不变,(3)模仿法拉第的实验:,有,有,无,有,变化,不变,主题一 电磁感应现象的发现 【问题探究】 1.奥斯特是在怎样的情景下发现电流的磁效应?引起了他怎样的哲学思考?法拉第对此持怎样的观点?,提示:奥斯特是在一次讲课中偶然发现电流的磁效应,这是他多年努力研究的结果。此事引发了他关于对称性的普遍思考:既然电流能够引发磁针的运动,那么磁铁也会使导线产生电流。 法拉第坚信:磁与电之间也应该有类似的“感应”。,2. 1825年,瑞士科学家科拉顿用恒定 电流或条形磁铁放在线圈附近实验时, 为了排除磁铁对电流表的影响,把电流 表和线圈分别放在两个房间里,如图所示。他在两个 房间跑
3、来跑去,没有观察到电磁感应现象。 他没有看到感应电流的原因是什么? 提示:恒定电流或磁场在电路中不会产生感应电流。,3.法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,法拉第由此领悟到了什么? 提示:多次失败后,1831年8月29日,法拉第终于发现了电磁感应现象。他立即领悟到:“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。,【探究总结】 从“电生磁”到“磁生电” 很多科学家在利用磁场来获得电流的过程中经历了很多次失败,其主要原因是思想意识问题,即没有从“稳态”的猜想转变到“动态”的考虑上来。,【典例示范】 1.(多选)自然界的电和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做
4、出了贡献。下列说法正确的是 ( ) A.安培发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系,B.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 C.洛伦兹发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系,【解析】选B、D。安培提出了分子电流假说,说明了一切磁现象都是由电流产生的,故A错误;奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系,故B正确;法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系,故C错误,D正确。,2.下列现象中属于电磁感应现象的是 ( ) A.磁场对电流产生力的作用 B.变化的磁场
5、使闭合电路中产生电流 C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D.电流周围产生磁场,【解析】选B。深刻理解电磁感应现象的含义。磁场对电流的作用和铁棒的磁化是磁场的性质,而电流周围产生磁场是“电生磁”。故选B。,【补偿训练】 (多选)下列现象中,能表明电和磁有联系的是 ( ) A.摩擦起电 B.两块磁铁相互吸引或排斥 C.小磁针靠近通电导线时偏转 D.磁铁插入闭合线圈过程中,线圈中产生感应电流,【解析】选C、D。摩擦起电是静电现象;两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象;小磁针靠近通电导线时偏转,说明“电生磁”;磁铁插入闭合线圈过程中,线圈中产生感应电流,说明“磁生电”。C、D表明电和磁有联系。,主题二 探
6、究感应电流的产生条件 【问题探究】 探究点1 导体棒在磁场中运动时是否产生电流 情景1:如图所示,导体棒静止。,情景2:导体棒平行磁感线运动。 情景3:导体棒切割磁感线运动。 结合以上情景,讨论下列问题:,(1)三种情景是否都有感应电流产生? 提示:情景1、2无感应电流产生,而情景3有感应电流产生。 (2)情景2中导体运动为什么不产生感应电流?回路中的磁通量是否变化? 提示:导体平行磁感线运动,而不切割磁感线。回路中的磁通量不发生变化。,(3)情景3中能否产生感应电流?而此时回路中的磁通量是否变化? 提示:能产生感应电流。回路中的磁通量发生变化。,(4)闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动时一
7、定产生感应电流吗? 提示:不一定。闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动时,若其速度方向与磁场方向平行,则不能产生感应电流。,(5)闭合导体回路的磁通量发生变化一定能产生感应电流吗? 提示:一定能产生感应电流。,探究点2 螺线管是否产生感应电流 情景1:如图所示的实验。,情况1:线圈不动,条形磁铁上下、左右(小幅度)运动。 情况2:条形磁铁不动,线圈上下、左右(小幅度)运动。 情况3:线圈和磁铁均不动,把接线柱的铁夹断开或接上的瞬间。,情景2:如图所示。,情况1:开关闭合、断开瞬间 情况2:开关保持闭合,迅速移动滑动变阻器的瞬间。 结合以上情况讨论: (1)两种探究过程是否都能产生感应电流。 提
8、示:都能产生电流。,(2)产生感应电流的共性是_ _。 (3)产生感应电流的条件与初中所学的“闭合电路的 一部分导体切割磁感线会产生感应电流”有什么不同? 提示:初中所学的闭合电路的一部分导体做切割磁感 线运动就能产生感应电流,实质上是该闭合电路的磁 通量发生变化。但有时候,虽然导体切割磁感线,但磁,引起穿过线圈的磁通量发,生变化,通量不发生变化,不产生感应电流,故要产生感应电流,必须要求导体构成的闭合回路中磁通量发生变化,并不一定是切割磁感线运动。,【探究总结】 感应电流的产生条件 (1)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动。 (2)该闭合回路的磁通量发生变化。,【典例示范】 如图所示,在正
9、方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一平面内。两者有共同的中心轴线OO,关于线圈中产生感应电流的下列说法中正确的是 ( ),A.当磁铁向纸面外平移时,线圈中产生感应电流 B.当磁铁向上平移时,线圈中产生感应电流 C.当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流 D.当磁铁N极向纸外、S极向纸内绕OO轴转动时,线圈中产生感应电流,【解题指南】解答本题应注意以下两点: (1)明确条形磁铁产生磁场的磁感线分布特点。 (2)根据穿过线圈的磁感线的净条数,判断磁通量的变化。,【解析】选D。由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知,当磁铁平动时,穿过正方形线圈的磁通量始终为零,不发生变化,故线圈中不产生感应电流,
10、故A、B、C错;当磁铁转动时,穿过正方形线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,D对。,【规律方法】判断感应电流是否产生的方法 (1)明确所研究的对象是否是由导体构成的闭合回路。 (2)判断该回路的磁通量是否发生变化。 (3)若闭合回路中的磁通量发生变化,就产生感应电流,否则不产生。,【探究训练】 1.如图所示,在匀强磁场中的“ ”形金属轨道上,垂直轨道放置两根等长的金属棒ab和cd,它们以相同的速度匀速运动,则 ( ),A.断开开关S,ab中有感应电流 B.闭合开关S,ab中有感应电流 C.无论断开还是闭合开关S,ab中都有感应电流 D.无论断开还是闭合开关S,ab中都没有感应电流,【解析
11、】选B。两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动,若断开开关S,两根金属棒与轨道构成的回路中磁通量无变化,则回路中无感应电流,故选项A、C错误;若闭合开关S,两根金属棒与轨道构成的回路中磁通量发生变化,则回路中有感应电流,故B正确,D错误。,2.如图所示,矩形线框abcd与匀强磁场方向平行,且一半在磁场内,另一半在磁场外。下列操作中线圈中能产生感应电流的是 ( ),A.以bc边为轴转动 B.以中心线MN为轴转动 C.以ab边为轴转动 D.以cd边为轴转动,【解析】选A。以bc边为轴转动时,由于线框与磁场夹角变化,引起磁通量变化,产生感应电流,A对;以MN为轴转动时,磁通量仍然等于零不变,不产生
12、感应电流,B错;以ab边或cd边为轴转动时,磁通量也保持为零不变,不产生感应电流,C、D错。,【课堂小结】,高中物理赠送：模块复习课 专题一 电磁感应,【体系构建】,【核心速填】 1.产生条件: (1)穿过闭合回路的_发生变化。 (2)回路的部分导体做_运动。,磁通量,切割磁感线,2.感应电流方向的判断: (1)楞次定律。 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的_的变化。,磁通量,(2)右手定则。 伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手 掌在同一平面内,让_从掌心进入,并使拇指指 向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电 流的方向。,磁感线,3.感应电动
13、势大小的计算: (1)E=_(单匝线圈); E=_ (n匝线圈)。 (2)E=Blv。 4.特殊情况:互感、自感、_、电磁阻尼和电磁 驱动。,涡流,模块复习课 专题二 交 变 电 流,【体系构建】,【核心速填】 1.正弦式交变电流的产生: (1)产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 _转动。 (2)中性面:线圈平面_磁场,磁通量最大,感应 电动势为_。,匀速,垂直于,零,2.正弦式交变电流的描述: (1)瞬时值变化规律: e=_,i=_,u=_。 (2)周期和频率:T=_。 (3)峰值和平均值:Em= _, =_。 (4)有效值:E=_,i=_,u=_。,Emsint,Imsint,Umsint,NBS,3.特征元件: (1)电感:通_、阻交流;通低频、阻_。 (2)电容:通交流、隔_;通高频、阻_。,直流,高频,直流,低频,4.理想变压器: (1)结构:原线圈、副线圈、_。 (2)工作原理:_现象。 (3)基本规律:_= ,P输入=_。,铁心,互感,P输出,5.远距离输电: (1)功率损失:P=_。 (2)电压损失:U=_。 (3)远距离输电最经济的最佳方式:_。,I2R,IR,高压输电,
