高中物理 第四章 电磁感应 第1讲 划时代的发现 第2讲 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修32.ppt

第四章电磁感应 第2讲探究感应电流的产生条件 第1讲划时代的发现 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电磁感应的发现 1 在一次讲演中 奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针 当接通电源时小磁针为什么转动 答案 2 法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上 一个线圈接到电源上 另一个线圈接入 电流表 在给一个线圈通电或断电的瞬间 观察电流表 会看到什么现象 说明了什么 答案 电流的周围产生磁场 小磁针受到磁场力的作用而转动 电流表的指针发生摆动 说明另一个线圈中产生了电流 1 电流的磁效应丹麦物理学家发现载流导体能使小磁针转动 这种作用称为电流的磁效应 揭示了现象与现象之间存在密切联系 2 电磁感应现象的发现英国物理学家发现了电磁感应现象 即 磁生电 现象 他把这种现象命名为 产生的电流叫做 奥斯特 电 磁 法拉第 电磁感应 感应电流 判断下列说法的正误 1 若把导线东西放置 当接通电源时 导线下面的小磁针一定会发生明显转动 2 奥斯特发现了电流的磁效应 法拉第发现了电磁感应现象 3 小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象 4 通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应 2 由图示位置绕oo 转过60 时 穿过框架平面的磁通量为多少 这个过程中磁通量变化了多少 1 分别求出b s 图示位置 和b s 线框绕oo 转90 时 穿过闭合导线框架平面的磁通量 二 磁通量及其变化 如图1所示 闭合导线框架的面积为s 匀强磁场的磁感应强度为b 图1 bs0 答案 答案 1 定义 闭合回路的面积与穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量 2 公式 其中的s应为平面在上的投影面积 大小与线圈的匝数关 填 有 或 无 3 磁通量的变化量 垂直 垂直于磁场方向 无 2 1 bs 判断下列说法的正误 1 磁感应强度越大 线圈面积越大 则磁通量越大 2 穿过线圈的磁通量为零 但磁感应强度不一定为零 3 磁通量发生变化 一定是磁场发生变化引起的 4 利用公式 bs 可计算任何磁场中某个面的磁通量 三 感应电流产生的条件 如图2所示 导体ab做切割磁感线运动时 线路中电流产生 而导体ab顺着磁感线运动时 线路中电流产生 填 有 或 无 图2 有 无 如图3所示 当条形磁铁插入或拔出线圈时 线圈中电流产生 但条形磁铁在线圈中静止不动时 线圈中电流产生 填 有 或 无 有 无 图3 如图4所示 将小螺线管a插入大螺线管b中不动 当开关s闭合或断开时 电流表中电流通过 若开关s一直闭合 当改变滑动变阻器的阻值时 电流表中电流通过 而开关一直闭合 滑动变阻器的滑动触头不动时 电流表中电流通过 填 有 或 无 有 无 有 图4 产生感应电流的条件只要穿过导体回路的 闭合导体回路中就有感应电流 闭合 磁通量发生变化 判断下列说法的正误 1 只要闭合电路内有磁通量 闭合电路中就有感应电流产生 2 穿过螺线管的磁通量发生变化时 螺线管内部就一定有感应电流产生 3 穿过闭合线圈的磁通量变化时 线圈中有感应电流 4 闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动 必然产生感应电流 2 题型探究 一 磁通量 的理解与计算1 匀强磁场中磁通量的计算 1 b与s垂直时 bs 2 b与s不垂直时 b s b 为b垂直于线圈平面的分量 如图5甲所示 b s bsin s 也可以为 bs s 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积 如图乙所示 bs bscos 图5 2 磁通量的变化大致可分为以下几种情况 1 磁感应强度b不变 有效面积s发生变化 如图6 a 所示 2 有效面积s不变 磁感应强度b发生变化 如图 b 所示 3 磁感应强度b和有效面积s都不变 它们之间的夹角发生变化 如图 c 所示 图6 例1如图7所示 有一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a b c 圆心均处于o处 线圈a的半径为1cm 10匝 线圈b的半径为2cm 1匝 线圈c的半径为0 5cm 1匝 问 图7 1 在b减为0 4t的过程中 线圈a和线圈b中的磁通量变化多少 解析 答案 图7 a b线圈的磁通量均减少了1 256 10 4wb a b线圈中的磁通量始终一样 故它们的变化量也一样 b2 b r2 1 256 10 4wb即a b线圈中的磁通量都减少1 256 10 4wb 2 在磁场转过90 角的过程中 线圈c中的磁通量变化了多少 转过180 角呢 解析 答案 图7 减少了6 28 10 5wb减少了1 256 10 4wb 对线圈c 1 b r 2 6 28 10 5wb当转过90 时 2 0 故 1 2 1 0 6 28 10 5wb 6 28 10 5wb当转过180 时 磁感线从另一侧穿过线圈 若取 1为正 则 3为负 有 3 b r 2 故 2 3 1 2b r 2 1 256 10 4wb 1 磁通量与线圈匝数无关 2 磁通量是标量 但有正 负 其正 负分别表示与规定的穿入方向相同 相反 3 磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示 穿过某个面的有效磁感线条数越多 磁通量越大 条数发生变化 则磁通量发生变化 二 感应电流产生条件的理解及应用1 感应电流产生条件的理解不论什么情况 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 区别 与 感应电流的产生与 无关 只取决于 的变化 即与 有关 与 的大小没有必然的联系 例2 2015 诸暨高二检测 多选 如图8所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置 下列说法正确的是 图8 a 当右边磁铁s极离开b端时 线圈产生感应电流b 当右边磁铁s极离开b端 并在b端附近运动时 线圈中产生感应电流c 当磁铁保持图中状态不变时 线圈中有感应电流d 当磁铁保持图中状态不变时 线圈中无感应电流 答案 解析 当磁铁离开b端或在b端附近运动时 线圈所处位置磁场变化 穿过线圈的磁通量变化 产生感应电流 a b正确 当磁铁保持图中状态不变时 穿过线圈的磁通量不变 线圈中无感应电流 c错误 d正确 判断是否产生感应电流的技巧 1 电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件 二者缺一不可 2 磁通量发生变化 其主要内涵体现在 变化 上 磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流 磁通量虽然是零但是变化的仍然可以产生感应电流 3 产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能 针对训练 2015 嵊州高二检测 多选 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9 a 开关s闭合的瞬间b 开关s闭合后 电路中电流稳定时c 开关s闭合后 滑动变阻器触头滑动的瞬间d 开关s断开的瞬间 答案 例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动 线圈中有感应电流的是 答案 解析 在选项b c中 线圈中的磁通量始终为零 不产生感应电流 选项d中磁通量始终最大 保持不变 也没有感应电流 选项a中 在线圈转动过程中 磁通量做周期性变化 产生感应电流 故a正确 判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意 1 导体是否将磁感线 割断 如果没有 割断 就不能说切割 如例3中 a图是真 切割 b c图中没有切断 是假 切割 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 如例3d图中ad bc边都切割磁感线 由切割不容易判断 则要回归到磁通量是否变化上去 达标检测 3 1 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化 同时满足这两个条件 电路中才会产生感应电流 本题中的a b选项都不会使得电路中的磁通量发生变化 并不满足产生感应电流的条件 故都不正确 c选项中磁铁插入线圈时 虽有短暂电流产生 但未能及时观察 c项错误 在给线圈通电 断电瞬间 会引起闭合电路磁通量发生变化 产生感应电流 因此d项正确 2 多选 下图中能产生感应电流的是 答案 解析 1 2 3 4 根据产生感应电流的条件 a选项中 电路没有闭合 无感应电流 b选项中 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 c选项中 穿过线圈的磁感线相互抵消 恒为零 无感应电流 d选项中 磁通量发生变化 有感应电流 a a bb a bc a bd 不能比较 3 如图10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 则穿过两圆环的磁通量 a b的大小关系为 答案 解析 1 2 3 4 图10 1 2 3 4 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 通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示 穿过该圆环的磁通量 进 出 由于两圆环面积sa sb 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a正确 a 将线框向左拉出磁场b 以ab边为轴转动c 以ad边为轴转动 小于60 d 以bc边为轴转动 小于60 4 多选 如图11所示 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直 且一半在磁场内 一半在磁场外 若要使线框中产生感应电流 下列办法中可行的是 答案 解析 图11 1 2 3 4 1 2 3 4 将线框向左拉出磁场的过程中