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1、,第四章,电磁感应,学案1 划时代的发现探究感应电流的产生条件,目标定位,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.,知识探究,自我检测,一、划时代的发现,问题设计,哲学家康德说过，各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的.你能举出一些例子吗？这对奥斯特有什么启发？ 答案摩擦生热表明了机械运动向热运动的转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化.深受其影响的奥斯特认为电与磁之间可能存在着某种联系，并最终发现了电流的磁效应.,知识探究,要点提炼,1.奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家
2、发现载流导体能使小磁针 ，这种效应称为电流的 . 2.法拉第心系“磁生电” 1831年，英国物理学家 发现了 现象，即“磁生电”现象.产生的电流叫做 电流.他把引起电流的原因概括为五类：变化的 、变化的 、运动的恒定电流、运动的 、在磁场中运动的导体.,奥斯特,转动,磁效应,法拉第,电磁感应,感应,电流,磁场,磁铁,二、磁通量及其变化,问题设计,如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求： (1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？,图1,答案BS,(2)若框架绕OO转过60，则穿过框架平面的磁通量为多少？,(3)若从图示位置转过90，则穿过框架平面的磁通
3、量的变化量为多少？ 答案BS,(4)若从图示位置转过180，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？ 答案2BS,要点提炼,1.磁通量 (1)定义：闭合导体回路的 与垂直穿过它的磁场的 的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面的磁感线的 .,图2,(2)公式： .其中S为回路平面在垂直磁场方向上的 面积，也称为有效面积.所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为时，磁通量 ，如图2所示.,面积,磁感,应强度,条数,BS,投影,BSsin ,(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb. (4)注意：磁通量是标量，但有正、负之分.一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿
4、入，线圈的磁通量就为“ ”.磁通量与平面的匝数 (填“有关”或“无关”).,无关,2.磁通量的变化量 (1)当B不变，有效面积S变化时， . (2)当B变化，S不变时， . (3)B和S同时变化，则 ，但此时BS.,特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量1BS，当平面转过180后，磁通量2BS，磁通量的变化量2BS.,BS,BS,21,三、感应电流的产生条件,问题设计,1.实验1：如图3所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生(填“有”或“无”).,图3,有,无,2.实验2：如图4所示，条形磁铁插入
5、或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”),图4,有,无,3.实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中 电流产生(填“有”或“无”).,图5,有,有,无,4.上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.,变化,变化,不变,变化,不变,闭合,磁通量,总结实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变
6、磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”.,要点提炼,1.产生感应电流的条件：穿过 电路的 发生变化. 2.特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：,闭合,磁通量,(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线.,图6,(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁.如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否
7、变化上去.,延伸思考,电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？ 答案当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象.,典例精析,一、磁通量及其变化量的理解与计算,例1如图7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,图7,解析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
8、. 答案A,例2匀强磁场的磁感应强度B0.8 T，矩形线圈abcd的面积S0.5 m2，共10匝，开始时B与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图8所示.求：,图8,(1)当线圈绕ab边转过60时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量；,解析当线圈绕ab边转过60时，BSBScos 600.80.5 Wb0.2 Wb(此时的线圈正好全部处在磁场中).在此过程中S没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量0.,答案0.2 Wb0,(2)当线圈绕dc边转过60时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量.,解析当线圈绕dc边转过60时，BS，此时没有磁感线穿过线圈，所以0；在图示位置1
9、B 0.2 Wb，转过60时20，210.2 Wb，故磁通量改变了0.2 Wb.,答案00.2 Wb,二、产生感应电流的分析判断及实验探究,例3如图9所示装置，在下列各种情况中， 能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中 产生感应电流的是() A.开关S接通的瞬间 B.开关S接通后，电路中电流稳定时 C.开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间,图9,ACD,针对训练如图10所示，在匀强磁场中 的矩形金属轨道上有等长的两根金属棒 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
10、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,图10,解析两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨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，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故选项B正确、D错误. 答案B,例4在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图11所示.它们是电流表；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).,图11,答案连接电路如图所示,课堂要点小结,1,2,3,4,1.(对电磁
11、感应现象的认识)下列关于电磁感应现象的认识，正确的是() A.它最先是由奥斯特通过实验发现的 B.它说明了电流周围存在磁场 C.它说明了闭合回路中磁通量变化时会产生电流 D.它说明了电流在磁场中会受到安培力,自我检测,1,2,3,4,解析奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A错误； 电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误； 变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确； 电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到安培力的原因，故D错误. 答案C,1,2,3,4,2.(对磁通量及其变化量的理解)如图12所 示一矩形线框，从abcd位置移到abcd位置的过程中，关于穿过线框的
12、磁通量情况，下列叙述 正确的是(线框平行于纸面移动) () A.一直增加 B.一直减少 C.先增加后减少 D.先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少,图12,1,2,3,4,解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D. 答案D,1,2,3,4,3.(产生感应电流的分析判断)如图13所示，开 始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一 半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中 产生
13、感应电流，下列办法中可行的是() A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动(小于90) C.以ad边为轴转动(小于60) D.以bc边为轴转动(小于60),图13,1,2,3,4,解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab边为轴转动(小于90)时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流.,1,2,3,4,当线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60(60300)，bc边将
14、进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流. 当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积). 答案ABC,1,2,3,4,4.(产生感应电流的分析判断)如图14所示， 绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和 电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一 个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环 A中没有感应电流的是(),图14,1,2,3,4,A.线圈中通以恒定的电流 B.通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动 C.通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动 D.将电键突然断开的瞬间,1,2,3,4,解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流； 同样，将电键断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流. 答案A,
