,空白演示,在此输入您的封面副标题,空白演示在此输入您的封面副标题,第四章电磁感应,第四章电磁感应,第四章电磁感应第四章电磁感应,第一节划时代的发现,第二节探究感应电流的产生条件,第四章电磁感应,第一节划时代的发现第四章电磁感应,学习目标,1.,了解与,“,电生磁,”,及,“,磁生电,”,相关的物理学史，知道电磁感应现象和感应电流,2,通过实验，探究和理解感应电流的产生条件,3,会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及磁通量的变化,学习目标,新知初探自主学习,一、划时代的发现,自研教材,1,奥斯特梦圆,“,电生磁,”,1820,年，丹麦物理学家,_,发现电流能产生磁场，即电流的磁效应,2,法拉第心系,“,磁生电,”,(1)1831,年，英国物理学家,_,发现,“,磁生电,”,，即电磁感应现象,奥斯特,法拉第,新知初探自主学习一、划时代的发现奥斯特法拉第,变化和运动,感应电流,变化和运动感应电流,成功体验,很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功？,提示：,很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律,成功体验,二、探究感应电流的产生条件,自主探究,1,导体棒在磁场中运动是否产生电流,如图所示，导体棒,AB,前后平动、左右平动、上下平动，引起电流表指针的摆动情况已记录在下表中,二、探究感应电流的产生条件,导体棒的运动,电表指针摆动情况,左、右平动,不摆动,上、下平动,不摆动,前、后平动,摆动,导体棒的运动电表指针摆动情况左、右平动不摆动上、下平动不摆动,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应,电流？,提示：,部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化时,(,磁场不变化,),，有电流产生；当导体棒左右、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应,2,磁铁在螺线管中运动是否产生电流,如图所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止的放在线圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动情况已记录在下表中,2磁铁在螺线管中运动是否产生电流,磁铁的运动,表针的摆动情况,磁铁的运动,表针的摆动情况,N,极插入线圈,摆动,S,极插入线圈,摆动,N,极停在线圈中,不摆动,S,极停在线圈中,不摆动,N,极从线圈中抽出,摆动,S,极从线圈中抽出,摆动,磁铁的运动表针的摆动情况磁铁的运动表针的摆动情况N极插入线圈,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够产生感应电流？,提示：,磁铁相对线圈运动，线圈内磁场强弱发生变化时,(,线圈面积不变,),，有电流产生；当磁铁在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够产生感应,3,模仿法拉第的实验,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,的里面然后进行实验，得到了下表所示的实验现象,.,3模仿法拉第的实验,实验操作,线圈,B,中有无电流,开关闭合瞬间,有,开关断开瞬间,有,开关闭合，滑动变阻器的滑片不动,无,开关闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片,有,实验操作线圈B中有无电流开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应,电流？,提示：,通、断电瞬间以及变阻器滑片迅速移动的过程中，线圈,A,中的电流变化，导致线圈,B,内的磁场变化，有感应电流产生；线圈,B,内的磁场不变化时，则没有感应电流产生,通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应,成功发现,只要穿过闭合导体回路的,_,发生变化，闭合导体回路中就有感应电流,磁通量,成功发现磁通量,要点探究讲练互动,要点一磁通量的分析和计算,1,匀强磁场中磁通量的计算,利用公式：,BS,(,其中,B,为匀强磁场的磁感应强度，,S,为线圈的有效面积,),注意以下四种情况：,要点探究讲练互动要点一磁通量的分析和计算,(1),如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为,，则有效面积为,S,cos,，穿过该平面的磁通量为,BS,cos,.,若磁感线与平面夹角为,，则,BS,sin,.,(1)如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理解为原,(2),S,指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回路,abcd,和闭合回路,ABCD,虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：,BS,2,.,(3),某面积内有不同方向的磁感线穿过时，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,(4),线圈为多匝时，磁通量仍为,BS,，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响,(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回,2,非匀强磁场中磁通量的分析,条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通常只对穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化,2非匀强磁场中磁通量的分析,如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，,B,0.8T,，磁场有明显的圆形边界，圆心为,O,，半径为,1cm.,现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在,O,处，,A,线圈半径为,1cm,10,匝；,B,线圈半径为,2cm,1,匝；,C,线圈半径为,0.5cm,，,1,匝问：,例,1,如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B0.8T，磁场有,(1),在,B,减为,0.4T,的过程中，,A,和,B,中磁通量改变了多少？,(2),当磁场转过,30,角的过程中，,C,中磁通量改变了多少？,【,解析,】,本题主要考查磁通量改变量的求解，可由,2,1,求出注意,BS,中的,S,取对磁通量有贡献的有效面积,(1),对,A,线圈：,1,B,1,R,2,，,2,B,2,R,2,，,磁通量改变量,|,2,1,|,(0.8,0.4),3.14,(1,10,2,),2,Wb,1.256,10,4,Wb.,(1)在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量改变了多少？,对,B,线圈：,|,2,1,|,(0.8,0.4),3.14,(1,10,2,),2,Wb,1.256,10,4,Wb.,(2),对,C,线圈：,1,B,r,2,磁场转过,30,时，,2,B,r,2,cos30,磁通量改变量,|,2,1,|,B,r,2,(1,cos30),0.8,3.14,(5,10,3,),2,(1,0.866)Wb,8.4,10,6,Wb.,对B线圈：,【,答案,】,见解析,【,名师点评,】,磁通量和线圈匝数无关，磁通量的改变量和线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场区域面积为准,【答案】见解析,跟踪训练,1,(2013,武汉市重点中学高二期中,),如图所示，通有恒定电流的导线,MN,与闭合金属框共面，第一次将金属框由,平移到,，第二次将金属框绕,cd,边翻转到,，设先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为,1,和,2,，则,(,),跟踪训练1(2013武汉市重点中学高二期中)如图所示，通有,A,1,2,B,1,2,C,1,2,D,不能判断,解析：选,C.,将金属框由,平移到,磁通量的变化量大小,1,|,|,，将金属框绕,cd,边翻转到,时磁通量变化量大小为,2,|,|,，所以,1,2,，故选,C.,A12B12,要点二感应电流有无的判断,1,产生条件,(1),电路为闭合电路,(2),穿过电路的磁通量发生变化,注意：,(1),、,(2),两条必须同时满足，才能产生感应电流,2,判断方法,(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,要点二感应电流有无的判断,穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：,变的四种情况,B,不变、,S,变,例：闭合电路的一部分导体切割磁感线时,B,变、,S,不变,例：线圈与磁体之间发生相对运动时,B,和,S,都变,注意：此时可由,t,0,计算并判断磁通量是否变化,B,和,S,大小都不变，但二者之间的夹角变,例：线圈在磁场中转动时,穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：变的四种,如图所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框中产生感应电流的是,(,),A,导线中电流变大,B,线框向右平动,C,线框向下平动,D,线框以直导线为轴转动,例,2,如图所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一矩形线框与导线,【,思路点拨,】,首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，然后再判断磁通量是否变化,【思路点拨】首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，然后再判,【,解析,】,逐项分析如下：,选项,诊断,结论,A,因,I,增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大,B,离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小,C,由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,D,画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变，因此无感应电流,【解析】逐项分析如下：选项诊断结论A因I增大而引起导线周围,【,答案,】,AB,【答案】AB,【,名师点评,】,判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先就必须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我们经常还得把它转化成平面图，比如转化成俯视图、侧视,图等,【名师点评】判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的,跟踪训练,2,如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要使线框中有感应电流，下列做法中可行的是,(,),A,将线框向左平移,B,以,ab,边为轴转动,90,C,以,ad,边为轴转动,60,D,以,bc,边为轴转动,60,跟踪训练2如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要使线框中,解析：选,ABC.,将线框向左拉出磁场的过程中，线框的,bc,部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，故,A,正确；当线框以,ab,边为轴转动时，线框的,cd,边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，,B,正确；当线框以,ad,边为轴转动,(,小于,60),，穿过线框的磁通量在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项,C,正确；当线框以,bc,为轴转动时，如果转动角小于,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,),，,D,错误故选,ABC.,解析：选ABC.将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做,寻规探法思维启迪,非匀强磁场中磁通量的比较,【,范例,】,如图所示，,a,、,b,是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量,a,、,b,(,),寻规探法思维启迪非匀强磁场中磁通量的比较,A,a,b,B,a,b,C,a,b,D,不能比较,【,解析,】,条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：,磁铁内外磁感线的条数相同,磁铁内外磁感线的方向相反；,磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏两个同心放置的同,平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量,进,出,，由于两圆环面积,S,a,S,b,，两圆环的,进,相同，而,出,a,出,b,，所以穿过两圆环的有效磁通量,a,b,，故选,A.,AabBab,【,答案,】,A,【,名师归纳,】,解决这一类问题，不能机械地根据,BS,进行判断,.,应分析磁感线的分布特点，弄清磁感线穿进、穿出情况,.,若穿过某个面的磁感线是双向的，那么磁通量是指磁感线的净条数,.,【答案】A,知能演练轻松闯关,知能演练轻松闯关,本部分内容讲解结束,按,ESC,键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