《高中物理 4.14.2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修32》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 4.14.2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修32（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 1知道与电流磁效应和电磁感应现象相关知道与电流磁效应和电磁感应现象相关 的物理学史，体会人类探究自然规律的的物理学史，体会人类探究自然规律的 科学态度和科学精神。科学态度和科学精神。2 2通过实验，探究和理解产生感应电流的通过实验，探究和理解产生感应电流的 条件。条件。3 3能够运用感应电流的产生条件判断是否能够运用感应电流的产生条件判断是否 有感应电流产生。有感应电流产生。读教材读教材填要点填要点 1奥斯特梦圆奥斯特梦圆“电生磁电生磁” 电流的磁效应显示了载流导体对电流的磁效应显示了载流导体对 的作用力，揭的作用力，揭示了示了 与与 之间存在的某种联系。在奥斯特之间存在的某种联系。在奥斯
2、特实验中，通电导线必须实验中，通电导线必须 放置，导线下面的小磁放置，导线下面的小磁针才发生偏转。针才发生偏转。磁针磁针电现象电现象磁现象磁现象南北方向南北方向2法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电”(1)“磁生电磁生电”的发现：的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了年，英国物理学家法拉第发现了 现象。现象。(2)法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电流；变化的电流；变化的磁场；变化的磁场；运动的恒定电流；运动的恒定电流；运动的磁场；运动的磁场；在磁场中运动的导体。在磁场中运动的导体。电磁感应电磁感应 (3)电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系
3、的认识更电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了加完善，宣告了 作为一门统一学科的诞生。作为一门统一学科的诞生。 3探究感应电流的产生条件探究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探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图如图411所示所示)： 图图411电磁学电磁学实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证导体棒静止导体棒静止无无闭合电路包围的面积闭合电路包围的面积 时，时，电路中有电流产生；包围的面电路中有电流产生；包围的面积积 时，电路中无电流产时，电路中无电流产生生导体棒平行磁导体棒平行磁感线运动感线运动无无导体棒切割磁导
4、体棒切割磁感线运动感线运动有有变化变化不变不变 (2)探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图如图412所示所示)： 图图412实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证N极插入线圈极插入线圈有有线线圈圈中中的的磁磁场场 时时，线线圈圈中中有有感感应应电电流流；线线圈圈中中的的磁磁场场 时时，线线圈中无感应电流圈中无感应电流N极停在线圈中极停在线圈中无无N极从线圈中抽出极从线圈中抽出有有S极插入线圈极插入线圈 有有S极停在线圈中极停在线圈中 无无S极从线圈中抽出极从线圈中抽出 有有变化变化不变不变(3)模仿法拉第的实验模仿法拉
5、第的实验(如图如图413所示所示)： 图图413实验操作实验操作实验现象实验现象(线圈线圈B中有中有无电流无电流)分析论证分析论证开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有线线圈圈B中中磁磁场场 时时，线线圈圈B中中有有感感应应电电流流；磁磁场场 时时，线线圈圈B中无感应电流中无感应电流开关断开瞬间开关断开瞬间有有开开关关保保持持闭闭合合，滑滑动动变阻器滑片不动变阻器滑片不动无无开开关关保保持持闭闭合合，迅迅速速移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片 有有变化变化不变不变 (4)归纳结论：归纳结论： 只要穿过只要穿过 导体回路的导体回路的 发生变化，闭发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。合导体回路中就有
6、感应电流。闭合闭合磁通量磁通量试身手试身手夯基础夯基础1.发电的基本原理之一是电磁感应。发现电磁感应现发电的基本原理之一是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是象的科学家是 ()A.安培安培B奥斯特奥斯特C法拉第法拉第 D麦克斯韦麦克斯韦答案：答案：C2.某学生做观察电磁感应现象的实验，某学生做观察电磁感应现象的实验， 将电流表、线圈将电流表、线圈A和和B、蓄电池、开、蓄电池、开 关用导线连接成如图关用导线连接成如图414所示的所示的 实验电路，当它接通、断开开关时，实验电路，当它接通、断开开关时， 图图414 电流表的指针都没有偏转，其原因是电流表的指针都没有偏转，其原因是 ()A线圈线圈A和
7、和B之间是绝缘的，之间是绝缘的，B线圈所在回路中没有电源，线圈所在回路中没有电源， 所以所以B中不可能产生电流中不可能产生电流B线圈线圈B中没有磁场中没有磁场C通过线圈通过线圈A的电流是恒定的，穿过线圈的电流是恒定的，穿过线圈B的磁通量不发的磁通量不发 生变化生变化D电流可以产生磁场，但磁场却不能产生电流电流可以产生磁场，但磁场却不能产生电流解析：解析：由条件可知线圈由条件可知线圈A中电流不变，产生的磁场也恒定，中电流不变，产生的磁场也恒定，所以穿过线圈所以穿过线圈B的磁通量始终不发生变化，因此不论开关是的磁通量始终不发生变化，因此不论开关是断开还是闭合，线圈断开还是闭合，线圈B中均不会产生感
8、应电流，电流表的指中均不会产生感应电流，电流表的指针也不会发生偏转。因此正确选项是针也不会发生偏转。因此正确选项是C。答案：答案：C3有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。 图图415中能产生感应电流的是中能产生感应电流的是 ()图图415解析：解析：B、C、D中线圈均在切割磁感线，中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割中线圈不切割磁感线，所以磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生。即使切割了磁中线圈没有感应电流产生。即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和和C中的线中的线圈竖直边切割了磁感线
9、，但闭合线圈的磁通量没有发生变圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生。中的线圈也没有感应电流产生。答案：答案：D4如图如图416所示，一有限范围的匀强所示，一有限范围的匀强 磁场宽度为磁场宽度为d，若使一个边长为，若使一个边长为L的正方的正方 形导线框以速度形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，匀速地通过磁场区域， 已知已知dL，则导线框通过磁场的过程中，图，则导线框通过磁场的过程中，图416 导线框中无感应电流的时间等于导线框中无感应电流的时间等于 ()解析：解析：根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合导体根据产生感应电流的条件可知：只
10、要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，因此导线回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，因此导线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流。当导线框全部框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流。当导线框全部处于磁场中时，穿过导线框的磁通量不发生变化，没有感处于磁场中时，穿过导线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生。根据几何关系易知应电流产生。根据几何关系易知C选项正确。选项正确。答案：答案：C (1)B与与S垂直时垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)：BS。B指匀强磁场的磁感应强度，指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。为线圈的面积。 图图417 (2)B与与S不垂直时不垂直时(匀强磁场
11、中匀强磁场中)：BS。S为线圈为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与分解到与B垂直的方向上，如图垂直的方向上，如图417所示，所示，BSsin 。 (3)某面积内有不同方向的磁场时：分别计算不同方向某面积内有不同方向的磁场时：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。向的磁通量为负，求其代数和。 (4)线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响。圈的磁感线的条
12、数不受线圈匝数影响。 1.如图如图418所示，一矩形线圈所示，一矩形线圈abcd的面积的面积S为为1102 m2，它与匀强，它与匀强磁场方向之间的夹角磁场方向之间的夹角为为30，穿过，穿过线圈的磁通量线圈的磁通量为为1103 Wb。则：。则： 图图418 (1)磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B为多大？为多大？ (2)若线圈以若线圈以ab边为轴翻转边为轴翻转180，求此过程穿过线圈的，求此过程穿过线圈的磁通量的变化大小磁通量的变化大小为多少。为多少。思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)磁通量磁通量BS中的中的S应为线圈垂直于应为线圈垂直于B的面积。的面积。
13、(2)穿过线圈的磁通量有正、负之分。穿过线圈的磁通量有正、负之分。答案答案(1)0.2 T(2)2103 Wb 计算磁通量的变化量时，首先要明确引起磁通量变化的原因，计算磁通量的变化量时，首先要明确引起磁通量变化的原因，然后再进行计算，通常有以下几种情况：然后再进行计算，通常有以下几种情况： (1)B不变，不变，S变，则变，则BS； (2)B变化，变化，S不变，则不变，则BS； (3)B变，变，S也变，则也变，则B2S2B1S1； (4)B不变，不变，S不变，不变，变化，则变化，则BS(sin 2sin1)。 穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致
14、有以下几种情况： a磁感应强度磁感应强度B不变，线圈面积不变，线圈面积S发生变化，例如闭合发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。电路的一部分导体切割磁感线时。 b线圈面积线圈面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生，与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生，而螺线管中的电流变化时。而螺线管中的电流变化时。 c磁感应强度磁感应强度B和回路面积和回路面积S同时发生变化，此时可由同时发生变化，此时可由10计算并判断磁通量是否变化。计算并判断磁通量是否变化。 d线圈面积线圈面积S不变，磁感应强度不
15、变，磁感应强度B也不变，但二者之也不变，但二者之间夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。间夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。 (3)磁通量的变化量磁通量的变化量与磁通量与磁通量意义不同，大小也意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与没有必然的联系。感应电流的产生与无关，只取决于无关，只取决于的的变化，即与变化，即与有关。有关。 名师点睛名师点睛磁感线的条数可用来形象地表示一个回磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化化时，可充分利用穿过闭合
16、电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。来判断某过程中磁通量是否变化。 2.如图如图419所示，导线所示，导线ab和和cd互互相平行，则下列四种情况中，导线相平行，则下列四种情况中，导线cd中中无电流的是无电流的是 ()A开关开关S闭合或断开的瞬间闭合或断开的瞬间 图图419B开关开关S是闭合的，但滑动触头向左滑是闭合的，但滑动触头向左滑C开关开关S是闭合的，但滑动触头向右滑是闭合的，但滑动触头向右滑D开关开关S始终闭合，滑动触头不动始终闭合，滑动触头不动思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路进行：解答本题时可按以下思路进行： 解析解析如果导线如果导线cd中无电流产生，则说明通
17、过上面中无电流产生，则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就说明通过导线的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就说明通过导线ab段的电流没有发生变化。段的电流没有发生变化。 显然，开关显然，开关S闭合或断开的瞬间、闭合或断开的瞬间、开关开关S闭合但滑动触头向左滑的过程、开关闭合但滑动触头向左滑的过程、开关S闭合但滑动触闭合但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使段的电流发生变化，使cd回路中磁通量变化，在回路中磁通量变化，在cd导线中产生感应电流。因此本导线中产生感应电流。因此本题的正确选项应为题的正确选项应为D。 答案答案D 穿过某一闭合
18、回路的磁通量发生变化的原因主要有穿过某一闭合回路的磁通量发生变化的原因主要有两个：两个： (1)磁感应强度变化；磁感应强度变化； (2)闭合回路的面积变化或闭合回路的面积在垂直磁闭合回路的面积变化或闭合回路的面积在垂直磁场方向上的投影发生变化。场方向上的投影发生变化。 1能够产生感应电流的现象叫做电磁感应。能够产生感应电流的现象叫做电磁感应。 2产生感应电流的条件：产生感应电流的条件： (1)闭合导体回路；闭合导体回路； (2)回路中的磁通量发生变化。回路中的磁通量发生变化。 3磁通量的定义式为磁通量的定义式为BS，其中，其中S为与为与B垂直的有效垂直的有效面积，而且面积，而且与线圈的匝数无关。与线圈的匝数无关。 4磁通量虽为标量，但有正负之分，对一个线圈来讲，磁通量虽为标量，但有正负之分，对一个线圈来讲，若规定磁场穿入时，磁通量为正，则磁场穿出时，磁通量为若规定磁场穿入时，磁通量为正，则磁场穿出时，磁通量为负值，求磁通量变化时，应注意磁通量的正负。负值，求磁通量变化时，应注意磁通量的正负。
