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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-2 电磁感应电磁感应第四章第四章第一节第一节 划时代的发现划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件第二节探究感应电流的产生条件第四章第四章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位知道电磁感应现象的发展过程知道电磁感应现象的发展过程理解探究感应电流产生条件的实验过程理解探究感应电流产生条件的实验过程掌
2、握感应电流的产生条件掌握感应电流的产生条件课堂情景切入课堂情景切入1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系。受到这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢？知识自主梳理知识自主梳理1“电生磁”的发现1820年 ，丹麦物理学家_发现了电流的磁效应。2“磁生电”的发现1831年，英国物理学家_发现了电磁感应现象。3法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的_；(2)变化的_；(3) _的恒定电流；(4) _的磁铁；(5)在磁场中运动的_。划时代的发现划时代的发现 奥斯特
3、奥斯特法拉第法拉第电流电流磁场磁场运动运动运动运动导体导体4电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫电磁感应，产生的电流叫_。5发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了_作为一门统一学科的诞生。(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代。感应电流感应电流电磁学电磁学探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件 1导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路。实验过程及现象如下：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_
4、时，电路中有电时，电路中有电流产生；包围的面积流产生；包围的面积_时，电路中无电时，电路中无电流产生流产生导体棒平行磁感线运导体棒平行磁感线运动动_导体棒切割磁感线运导体棒切割磁感线运动动_无无有有变化变化不变不变2磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管。实验现象如下：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圈中的磁场线圈中的磁场_时，线圈中有时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场感应电流；线圈中的磁场_时，时，线圈中无感应电流线圈中无感应电流N极停在线圈中极停在线圈中_N极从线圈中抽
5、出极从线圈中抽出有有S极插入线圈极插入线圈_S极停在线圈中极停在线圈中_S极从线圈中抽出极从线圈中抽出有有无无有有无无变化变化不变不变3模拟法拉第的实验如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验现象如下：实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有线圈线圈B中磁场中磁场_时，线圈时，线圈B中有感应电流；磁场中有感应电流；磁场_时，线圈时，线圈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_开关保持闭合，滑动变阻开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动器滑片不动无无开关保持闭合，迅速移动开
6、关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片_4.归纳结论只要穿过闭合电路的_，闭合电路中就有感应电流。有有有有变化变化不变不变磁通量发生变化磁通量发生变化重点难点突破重点难点突破一、磁通量物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。1对磁通量的理解(1)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。(2)若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数。2匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。(2)B与与S不
7、不垂垂直直时时：BS，S为为线线圈圈在在垂垂直直磁磁场场方方向向上上的的投投影影面面积积，在在应应用用时时可可将将S投投影影到到与与B垂垂直直的的方方向向上上或或者者S不不动动，将将B分分解解为为垂垂直直于于S和和平平行行于于S的的两两个个分量，则分量，则BS，如图所示，如图所示BSsin。(3)线线圈圈为为多多匝匝时时，磁磁通通量量计计算算不不受受影影响响，因因为为穿穿过过线线圈圈的的磁感线的条数不受线圈匝数影响。磁感线的条数不受线圈匝数影响。3磁通量的变化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：类型类型磁通量的磁通量的变化量变化量举例举例变
8、变的的四四种种情情况况B不变，不变，S变变BS例：闭合回路的一部分导线切割磁例：闭合回路的一部分导线切割磁感线时感线时B变，变，S不变不变BS例：线圈与磁体之间发生相对运动例：线圈与磁体之间发生相对运动时时变变的的四四种种情情况况B和和S都变都变B2S2B1S1注意：此时可由注意：此时可由t0计算计算并判断磁通量是否变化并判断磁通量是否变化B和和S大小都不变，大小都不变，但两者之间的夹但两者之间的夹角变角变BS(cos2cos1)例：线圈在磁场中转动时例：线圈在磁场中转动时A磁通量减少且合磁通量向左B磁通量增加且合磁通量向左C磁通量减少且合磁通量向右D磁通量增加且合磁通量向右答案：B解析：放手
9、后线圈的面积将减小，由条形磁铁磁感线分布特点可知，当弹簧线圈面积减小时，磁场外部的磁通量减少，磁场内部的磁通量未发生变化，合磁通量增加，且合磁通量向左。二、感应电流有无的判断1产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁能量发生变化。不论什么情况， 只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。2判断感应电流有无的方法(1)明确电路是否是闭合电路。(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化。答案：科拉顿把磁铁投入螺线管的瞬间，回路中产生感应电流，磁铁静止后感应电流消失，所以当他跑到另一房间时，电流表指针早已
10、停止了摆动。故科拉顿观察不到电流计指针的转动。三、对导体切割磁感线的理解及注意的问题1导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。2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“割断”，就不能说切割。如下图所示，(a)、(b)两图中，导体是真“切割”，而(c)图中，导体没有切割磁感线。(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流。如图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了
11、磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流。(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流。如图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但穿过闭合回路的磁通量没有变化，所以在线框中没有感应电流。你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？试一试。解析：我们知道，闭合电路的部分导体切割磁感线时，闭合电路中有感应电流产生，摇绳发电的实质是，闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，故绳运动方向与地磁场平行时无感应电流，而运动方向与地磁
12、场垂直时，产生的感应电流最大，地磁场是南北方向的，故摇绳的两位同学沿东西方向站立时，发电的可能性最大。考点题型设计考点题型设计磁通量及磁通量的变化磁通量及磁通量的变化 解析：根据通电直导线产生的磁场靠近导线磁场强，远离导线磁场弱的特点，画出从MN下方到MN上方几个特殊的位置，如图乙，可知到磁通量增加，到磁通量减小，到磁通量增加，到磁通量减少。答案：整个过程中穿过线圈的磁通量先增加再减少再增加最后减少。点评：线圈在运动过程中有一个特殊位置，那就是线圈的直径与导线重合的位置，以这个位置为分界线，讨论导线达到此位置之前和之后磁通量的变化情况，可以得到相应的结论。对于单根导线周围的磁场，对称性也是其重
13、要特点。A0B2BSC2BScosD2BSsin答案：C解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为：1BScos后来穿过线圈平面的磁通量为：2BScos则磁通量的变化量为：|21|2BScos感应电流的产生条件及应用感应电流的产生条件及应用 解析：图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流。故本题只有选项B正确。答案：B点评：判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。对于C图中就必须要弄清楚通电直导线的磁感线分
14、布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转化为俯视图、侧视图等，这是化抽象为具体的好方法，希望大家熟练掌握。答案：AB解析：A图中，图示状态0，转到90过程中增大，因此磁通量发生变化，能产生感应电流；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小，能产生感应电流；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，故不能产生感应电流；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以BS始终不变，故不能产生感应电流。故正确答案为A、B。电流计直流电源带铁
15、芯的线圈A线圈B电键滑动变阻器开放开放探究探究 (1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法。_；_；_。解析：(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流。答案：(1)如图所示(2)闭合开关断开开关开关闭合时移动滑动变阻器滑片答案：对圆盘来说，从圆心到边缘可以理解成有无数根辐向分布的导体，每根导体都处在磁场中，当圆盘转动时，每根导体都与负载电阻R构成闭合电路，以其中一根导体为例，所构成的闭合电路里的磁通量都发生变化，因此产生感应电流。易错案例剖析易错案例剖析易错点：不分析具体过程而盲目套用规律、公式导致出错AG1、G2中都有电流通过BG1、G2中都没有电流通过C只有G1中有电流通过D只有G2中有电流通过易错分析：认为线圈abcd构成的闭合回路中磁通量没有发生变化，所以G1、G2中无电流通过，而错选B。正确解答：虽然线圈abcd构成的闭合回路中没有磁通量的变化，但电流表G2与金属导轨构成的闭合回路中磁通量发生变化，有感应电流流过G1和G2，所以A对。正确答案：A课堂知识构建课堂知识构建课课 时时 作作 业业
