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1、第1章电磁感应,第1节磁生电的探索,1,2,1,2,练一练 发电机的基本原理是电磁感应,发现电磁感应现象的科学家是() A.安培B.赫兹 C.法拉第D.奥斯特 答案:C,1,2,2.探究感应电流的产生条件 (1)实验探究: 探究如图所示:,1,2,1,2,探究如图所示:,1,2,探究如图所示,螺线管A放在螺线管B内:,1,2,(2)产生感应电流的条件: 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电流。 因磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。,1,2,1,2,练一练 关于产生感应电流的条件,下列说法中正确的是() A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流
2、 B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流 C.闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流 D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流 解析:产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。选项A、B、C中的磁通量不一定变化,故不一定产生感应电流;选项D中的磁感线条数发生变化,即磁通量变化,一定能产生感应电流,选项D正确。 答案:D,探究一,探究二,探究一磁通量的分析与计算 问题导引 如图所示,有一通电长直导线MN,通入向右的电流I,另有一闭合线圈P位于导线正下方,且线圈与导线共面。现使线圈P竖直向上运动,问在线圈P到达MN上方的过程中,穿过P的磁通量是如何变化的?
3、,探究一,探究二,提示根据通电直导线产生磁场的特点知,靠近导线处磁场强,远离导线处磁场弱,把线圈P在MN下方运动到上方的过程中几个特殊位置画出,如图所示(为画清楚,把线圈错开了)。分析磁通量变化时可以通过穿过线圈的磁感线的条数(注意应是净条数)的变化来分析。,磁通量增加;磁通量减少(位置时=0); 磁通量增加;磁通量减少。 所以整个过程穿过P的磁通量的变化为:增加减少增加减少。,探究一,探究二,探究一,探究二,2.磁通量的计算 (1)B与S垂直时(匀强磁场中):=BS。B为匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的面积。 (2)B与S不垂直时(匀强磁场中):=BS。S为线圈在垂直磁场方向上的有效面积,在
4、应用时可将S分解到与B垂直的方向上,如图所示,=BS sin。,(3)磁通量虽然是标量,却有正负之分。 当某面积内有方向相反的磁场时,分别计算不同方向的磁场的磁通量,然后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。,探究一,探究二,例题1,如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm。现于纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,10匝;C线圈半径为2 cm,1匝;D线圈半径为0.5 cm,1匝。问: (1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中,A和C磁通量改变多少? (2)当磁场转
5、过30角的过程中,D中磁通量改变多少? 思路:确定线圈与磁场的位置(状态)确定初、末状态时的磁通量由|2-1|计算磁通量的改变量,探究一,探究二,解析:(1)对A线圈,1=Br2,2=Br2。 磁通量改变量A=|2-1|=(0.8-0.4)3.1410-4 Wb=1.310-4 Wb 对C线圈,1=Br2,2=Br2,磁通量改变量 C=|2-1|=(0.8-0.4)3.1410-4 Wb =1.310-4 Wb。 (2)对D线圈,1=Br2,磁场转过30,线圈仍全部处于磁场中,线圈面积在垂直磁场方向的投影为r2cos 30,则2=Br2cos 30。磁通量改变量为 D=|2-1|=Br2(1-
6、cos 30) =0.83.14(510-3)2(1-0.866) Wb =8.410-6 Wb。 答案:(1)1.310-4 Wb1.310-4 Wb (2)8.410-6 Wb,探究一,探究二,反思 (1)线圈为多匝时,不影响磁通量的计算,因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响。,(2)若线圈面积S1大于磁场区域面积S2,如图,那么=BS中的S应指闭合回路中处于磁场中的那部分有效面积。,探究一,探究二,变式训练1在例题1中,把A线圈放入 =1 T/s的变化磁场中,在1 s的时间内,A中磁通量改变多少? 解析:在1s的时间内,A中磁通量的变化量A=BS=1110-4Wb=3.1410-4Wb
7、。 答案:3.1410-4 Wb,探究一,探究二,探究二感应电流有无的判断 问题导引 在一部小说中描述了一种窃听电话的方法:窃贼将并排在一起的电话线分开,在其中一根电话线的旁边铺设一条两端分别与窃听器连接的导线,这条导线与电话线都是绝缘的,如图所示。你认为这种做法可行吗?为什么?,提示可行。电话在通话时,电话线中的电流大小时刻在变化,电流激发的磁场也在变化,在窃听电路中会产生感应电流。,探究一,探究二,名师精讲 1.感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化,所以判断感应电流的有无时,需注意以下两点: (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.分析
8、是否产生感应电流,关键是分析穿过闭合电路的磁通量是否变化,而分析磁通量是否有变化,关键是分清磁感线的分布,即分清磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化及有效磁场面积的变化。,探究一,探究二,例题2,(多选)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线框产生感应电流的是() A.导线中电流变大 B.线框向右平动 C.线框向下平动 D.线框以ab边为轴转动 E.线框以直导线为轴转动 思路:分析通电长直导线周围的磁场线框磁通量变化情况感应电流有无判断,探究一,探究二,解析:讨论是否产生感应电流,需分析通电直导线周围的磁场分布情况,通电直导线周围的磁感线是一系列
9、的同心圆,越远离导线磁感线越稀疏。导线中电流增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大,线框中磁通量变化,故选项A符合题意;离直导线越远,磁感线分布越稀疏(如图甲所示),因此线框向右平动时,穿过线框的磁通量减少,故选项B符合题意;由甲图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,故选项C不符合题意;当线框在如图甲所示位置时,穿过线框的磁通量最大,当线框以ab边为轴转过90时,穿过线框的磁通量最小,=0,因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化,故选项D符合题意;画出俯视图(如图乙所示),由图可看出线框绕长直导线转动时,在任何一个位置穿过线框的磁感线条数不变,因此无感应电流产生,故选项E不符合题
10、意。,答案:ABD,探究一,探究二,反思 判断有无感应电流的基本步骤 (1)明确所研究的电路是否为闭合电路。 (2)分析最初状态穿过电路的磁通量情况。 (3)根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。,探究一,探究二,变式训练2如图所示的条件下,闭合矩形线圈能产生感应电流的是(),探究一,探究二,解析:题图A中因为线圈平面平行于磁感线,在以OO为轴转动的过程中,线圈平面始终与磁感线平行,穿过线圈的磁通量始终为零,所以无感应电流产生;题图B中,线框平面也与磁感线平行,穿过线圈的磁通量始终为零,故无感应电流产生;题图C中,线框平面与磁感线平行,情况与题图B相同,故无感应电流产生;题
11、图D中尽管线框在转动,但B与S都不变,B又垂直于S,所以=BS始终不变,线圈中无感应电流;题图E中,图示状态=0,当转过90时=BS,所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化,因此转动过程中线圈中产生感应电流。只有选项E符合题意。 答案:E,1 2 3 4 5,1.在电磁感应现象中,下列说法正确的是() A.导体相对磁场运动,导体内一定产生感应电流 B.导体做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流 C.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流 D.穿过闭合电路的磁通量发生变化,在电路中一定会产生感应电流 解析:产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化,选项A、B中电
12、路是否闭合不确定,故选项A、B错误;其次当电路闭合时,只有一部分导体切割磁感线才产生感应电流,选项C错误;当闭合电路中磁通量发生变化时,电路中产生感应电流,选项D正确。 答案:D,1 2 3 4 5,2.如图所示,导线ab和cd互相平行,则在下列情况中导线cd中无电流的是 () A.开关S闭合或断开的瞬间 B.开关S是闭合的,但滑动变阻器滑片向左滑 C.开关S是闭合的,但滑动变阻器滑片向右滑 D.开关S始终闭合,滑动变阻器滑片不动 解析:开关S闭合或断开的瞬间,下面电路中电流迅速变化,穿过上面回路的磁通量发生变化,产生感应电流;闭合开关S,滑动变阻器滑片移动时下面电路中电流发生变化,穿过上面回
13、路的磁通量发生变化,产生感应电流。开关S始终闭合,滑片不动,下面电路中电流不变,穿过上面回路的磁通量不变,故cd中无感应电流产生,选项D符合题意。 答案:D,1 2 3 4 5,3.(多选)如图所示的实验中,在一个足够大的磁铁的磁场中,如果导体AB沿水平方向运动,速度的大小为v1,两磁极沿水平方向运动,速度的大小为v2,则() A.当v1=v2,且方向相同时,可以产生感应电流 B.当v1=v2,且方向相反时,可以产生感应电流 C.当v1v2,方向相同或相反时,都可以产生感应电流 D.当v2=0,v1的方向改为与磁感线的夹角为时,且090,可以产生感应电流,解析:当v1=v2,且方向相同时,二者
14、无相对运动,AB不切割磁感线,回路中无感应电流,选项A错误;当v1=v2,且方向相反时,则AB切割磁感线,穿过回路的磁通量变大或变小,都有感应电流产生,选项B正确;当v1v2,无论方向相同或相反,二者都有相对运动,穿过回路的磁通量都会发生变化,有感应电流产生,选项C正确;当v2=0,v1的方向与磁感线的夹角090时,v1有垂直磁感线方向的分量,即AB仍在切割磁感线,穿过回路的磁通量发生变化,有感应电流产生,选项D正确。 答案:BCD,1 2 3 4 5,4.如图所示,在竖直向下无限大的匀强磁场中,有一闭合导体环,环面与磁场垂直。当导体环在磁场中完成下述运动时,可能产生感应电流的是() A.导体
15、环保持水平在磁场中向上或向下运动 B.导体环保持水平向左或向右加速平动 C.导体环以垂直环面,通过环心的直线为轴转动 D.导体环以一条直径为轴,在磁场中转动 解析:只要导体环保持水平,无论它如何运动,穿过环的磁通量都不变,都不会产生感应电流;当导体环绕通过直径的轴在磁场中转动时,穿过环的磁通量改变,会产生感应电流,选项D符合题意。 答案:D,1 2 3 4 5,5.边长为10 cm的正方形线框,固定在匀强磁场中,磁场方向与线框平面间的夹角=30,如图所示,磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+3t)T,则第3 s内穿过线框的磁通量的变化量为多少?,解析:闭合电路的面积S不变,B变化,只要求出第3 s始末的磁通量之差,即可求出。 第3 s内就是从2 s末到3 s末,由于2 s末的磁感应强度为B1=(2+32)T=8 T,3 s末的磁感应强度为B2=(2+33)T=11 T。 根据公式=BSsin =(11-8)0.12sin 30 Wb=1.510-2 Wb。 答案:1.510-2 Wb,
