《沪科版高中物理选修(3-2)第1章第1节《电磁感应——划时代的发现》学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沪科版高中物理选修(3-2)第1章第1节《电磁感应——划时代的发现》学案（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案1电磁感应划时代的发现电磁感应与现代生活1 / 23温放电本溯琼 推陈方可如新学习目标定位1.能理解什么是电磁感应现象.2.能记住产生感应电流的条件.3.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.4.能说出磁通量变化的含义.5.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题.知识，储备区X知识链接1 .磁通量的计算公式=BS的适用条件是匀强磁场且磁感线与平面垂直.若在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感线与平面不垂直，公式 虫=35中的S应为平面在垂直于磁场 方向上的投影面积.2 .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“十，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁
2、通量就为“一3.由虫=35可知，磁通量的变化有三种情况：(1)磁感应强度 B不变,有效面积S变化；(2)磁感应强度 B变化，有效面积S不变；(3)磁感应强度 B和有效面积 S同时变化.乂地呈整一、法拉第发现电磁感应的艰难历程1 .新课题的提出：奥斯特发现了电流的磁效应，即“电转化为磁二，根据对称思维的方法，法拉第在1822年提出了自己的新课题：“把磁暝为电”2 .思维定势路漫长：法拉第在很长一段时间内基本上做了两类实验：一是将两根导 线并列放置，将其中一根导线通以电流，希望在另一根导线中感应出电流；二是在强磁体旁 边放置导线或线圈，希望在导线或线圈中感应出电流.这两类实验成功了吗？没有. 3
3、.偶然发现犹迷茫：法拉第重做改进后的实验，在接电池的线圈电路里，当犯，开关闭合或断开时，导线下方的小磁针都突然跳动一下，当电路维持接通状态，小磁针不动.4 .深入探究得真谛：法拉第的进一步实验表明：“把磁转变为电”不是一种稳态效应，而是一种在变化、运动过程中才会出现的效应.法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电_磁感应现象.产生的电流叫做感应电流.、探究感应电流产生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感应电流基础自学落实重点互动探究学习探究区一、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
4、磁通量为多少？(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量的变化量为多少?(4)若从图示位置转过 180。,则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？图1，一 一 1答案 (1)BS (2)?BS (3) - BS (4)-2BS要点提炼1 .磁通量的计算(2)适用条件：匀强磁场，磁场方向和平面垂直.(3)B与S不垂直时：虫=35，$，为平面在垂直磁场方向上的投影面积，在应用日可将 S投影到与B垂直的方向上，如图2所示D=BSsin_。.(4)磁通量与线圈的匝数无差2 .磁通量的变化量 A图2(1)当B不变，有效面积S变化时，加=
5、旦_冬(2)当B变化,S不变时，维=AB S.(3)B和S同时变化，则4虫=-2 一1，但此时 Aw AB S.特别提醒计算穿过某平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 i=BS,当平面转过 180后,磁通量 2=BS,磁通量的变化量 A=2BS.二、感应电流的产生条件问题设计1 .实验1:如图3所示,条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中讪流产生，但条形磁铁在 线圈中静止不动时，线圈中包流产生.(填“有”或“无”)2 .实验2:如图4所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体 AB顺着磁感线运动时，线路中包流产生（填“有”或“无”）.3 .实验3:如图5所
6、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， 电流表中有电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时 ，电流表中狗型流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生（填“有”或“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实验1闭合电路中磁感应强度B变色，闭合电路的面积 S小变共同原因：闭合实验2闭合电路中磁感应强度B小变，闭合电路的面积S变化电路中磁通里实验3闭合电路中磁感应强度B变色，闭合电路的面积 S不变生变化总结实验1是磁体即磁场运动改变磁通量；实验2是通过导体相对磁场
7、运动改变磁通量；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5 .产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.6 .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：(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.甲乙丙(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
8、量是否变化上去.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.X典例精析一、磁通量 及其变化量 A的理解与计算【例1】如图7所示的线框，面积为S,处于磁感应强度为 B的匀强磁场中 尸的方向与线框平面成。角，当线框转过90。到图中虚线所示的位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和2；(2)磁通量的变化量 A.解析 (1)解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S =Ssin )所以i=BSsin。.在末位置，把面积向垂直于磁场的方向
9、进行投影解法二：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的可得垂直于磁场方向的面积为Si = Scos a由于磁感线从反面穿入，所以2= BScos &方向进行分解，得B上=Bsin 0,B左=Bcos 0所以1= B上S= BSsin )2= b B 左 S= 一 BScos 0.(2)开始时B与线框平面成 。角，穿过线框的磁通量1= BSsin。；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 0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，2=BScos a所以,此过程中磁通量的变化量为A=虫21= BScos 0 BS
10、sin 0=BS(cos 0+ sin 0).答案 (1)BSsin 0 BScos 0 (2) BS(cos 0+ sin 0)二、产生感应电流的分析判断及实验探究【例2】 如图8所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直.导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是 v 1、V2,且井字形回路中有感应电流通过，则可能（）a c图8A. V1V 2B. V 1V 2C. V1 = V2D.无法确定解析只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流.故选项A、B正确
11、.答案 AB针对训练如图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（）图9A.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断开的瞬间答案 ACD例3 在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图10所示.它们是电流表；直流电源；带铁心的线圈 A;线圈B;开关；滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场（图中已连好一根导线）.强弱）.试按实验的要求在实物图上连线图10答案 连接电路如图所示课堂要点小结划 时 代 的 发 现探 突 感 应 电的 产 生 条 件划时代的发现公由“正+L电流的 电生诲f奥斯特实睑施效
12、应磁生电感应电流的 产生条件只有磁感应 r强度n变化只有闭合电路的磁通量变化一厂有效面积s变化磁感应强度E与 闭合电路的有效 面积S都变化自我.共佥;则区检测学习效果怖验成功快乐1 .（对电磁感应现象的认识）下列现象中，属于电磁感应现象的是 （）A .小磁针在通电导线附近发生偏转B.通电线圈在磁场中转动C.因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D.磁铁吸引小磁针答案 C解析 电磁感应是指 “磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针，反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象.2 .（对磁通量 及其变化量 A的理解）如图11所示,一矩形线框从 abc
13、d位置移到 a b c d位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）（）图11A. 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，然后再减少答案 D解析离导线越近，磁场越强，在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，在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.3.（产生感应电流的分析判断）如图12所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中
14、产生感应电流，下列办法中可行的是（）图12A.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 ）答案 ABC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.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 （60=300 ）,bc边将进入无磁场区，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）.4.（产生感应电流的分析判断）如图13所示，绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁心的V- v v 1图13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（） 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匀速移动C.通电时，
