高中物理 第4章 电磁感应 1、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.ppt

电磁感应 第四章 1 2 划时代的发现探究感应电流的产生条件 自学线索 学基础导学 1 奥斯特梦圆 电生磁 1820年 丹麦物理学家 发现了电流的磁效应 2 法拉第心系 磁生电 1831年 英国物理学家 发现了电磁感应现象 一 划时代的发现 奥斯特 法拉第 1 实验观察 1 导体棒在磁场中运动 二 探究感应电流的产生条件 无 有 2 条形磁铁在线圈中运动 有 无 3 模拟法拉第的实验 有 有 无 2 分析论证 1 实验 1 表明闭合导体回路包围的 时 有电流产生 闭合导体回路包围的 时 无电流产生 2 实验 2 表明线圈中的 时 有感应电流 线圈中的 时 无感应电流 面积变化 面积不变 磁场变化 磁场不变 3 实验 3 表明线圈b中 有感应电流 线圈b中 无感应电流 可见 产生感应电流的条件与磁场的 有关系 与闭合导体回路包围的 有关系 磁场变化 磁场不变 变化 面积 3 感应电流产生的条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发生 闭合导体回路中就有感应电流 变化 讲要点例析 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 注意以下三种特殊情况 磁通量的分析与计算 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scos 穿过该平面的磁通量为 bscos 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 如图所示 a b c三个环水平套在条形磁铁外面 其中a和b两环大小相同 c环最大 a环位于n极处 b和c两环位于条形磁铁中部 则穿过三个环的磁通量的大小是 a c环最大 a与b环相同b 三个环相同c b环比c环大d a环与c环相同 解析 条形磁铁磁场的磁感线分布特点是 1 外部磁感线两端密 中间疏 2 磁铁内 外磁感线的条数相等 据以上两点知 a b c三个环中磁场方向都向上 考虑到磁铁外部磁场的不同 a外部磁场强于b外部磁场 故b环的磁通量大于a环的磁通量 外部c的磁通量大于b的磁通量 内部磁通量相等 故合磁通量b大于c 其中a c两个环所在处磁感线的分布特点不同 所以穿过两个环的磁通量不一定相同 c正确 a b d错 答案 c 感应电流的产生条件 如图所示 将一个矩形线圈abcd放入匀强磁场中 若线圈平面平行于磁感线 则下列运动中 哪些在线圈中会产生感应电流 a 矩形线圈做平行于磁感线的平移运动b 矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动c 矩形线圈绕ab边转动d 矩形线圈绕bc边转动 解析 根据产生感应电流的条件可知 判断闭合线圈中是否产生感应电流 关键是判断穿过线圈的磁通量是否发生变化 答案 c 判断回路是否产生感应电流的方法判断一个回路中是否产生感应电流 可以用以下方法 1 看回路是否闭合 如果回路不闭合时 无论如何也不会产生感应电流 2 看磁场方向与回路平面之间的关系 即磁场的方向与回路平面是垂直 平行或成某一夹角 3 看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化 若变化则产生感应电流 否则不产生感应电流 解析 对于匀强磁场来说 磁通量 bs 根据题中条件 仅当穿过闭合电路中磁场的有效面积s发生变化时才有 的变化 因此应有v1 v2 这时存在着v1 v2与v1 v2两种可能 所以只有c正确 答案 c 教材资料分析 点拨 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 1 电磁感应现象在生活中的应用普通录音机主要由机内话筒 磁带 录放磁头 放大电路 扬声器 传动机构等部分组成 如图所示是录音机的录 放原理示意图 请同学们观察录音 放音磁头并探究其工作原理 想一想 哪一过程是 电生磁 哪一过程是 磁生电 要使磁场能产生电流 应具备什么条件 解析 当由话筒把声音信号转化为电流信号后 电流信号流经线圈 在铁芯中产生随声音变化的磁场 磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化 这样 声音的变化就被记录成磁粉不同程度的磁化 即录音是利用电流的磁效应 各部分被不同程度磁化的磁带经过铁芯时 铁芯中形成变化的磁场 在线圈中激发产生变化的感应电流 感应电流经过扬声器时 电流的变化被转化为声音的变化 这样 磁信号又被转化为声音信号而播放出来 即放音过程是利用了电磁感应原理 所以说录音过程是 电生磁 放音过程是 磁生电 要使磁场能产生电流 磁场必须是变化 运动的 练随堂演练 1 如图所示 虚线框内有匀强磁场 大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环 分别用 1和 2表示穿过大小两环的磁通量 则有 a 1 2b 1 2c 1 2d 无法确定解析 大环和小环在磁场中的有效面积等于在磁场区域范围内的一部分 两环的等效面积相同 故 1 2 答案 c 2 如图所示 有一正方形闭合线圈 在足够大的匀强磁场中运动 下列四个图中能产生感应电流的是 解析 a c图中穿过线圈的磁通量始终为零 不产生感应电流 b图中穿过线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 d图中由于线圈与磁感线的夹角变化引起磁通量变化 产生感应电流 答案 d 3 如图所示 ab是水平面上一个圆的直径 在过ab的竖直面内有一根通电直导线cd 已知cd ab 当cd竖直向上平移时 电流的磁场穿过圆面积的磁通量将 a 逐渐增大b 逐渐减小c 始终为零d 不为零 但保持不变 解析 通电直导线周围的磁场是以导线上各点为圆心的一系列同心圆 故穿过圆面积向下的磁通量和穿过圆面积向上的磁通量数值相同 净磁通量为零 c正确 答案 c 4 某学生做观察电磁感应现象的实验 将电流表 线圈a和b 蓄电池 开关用导线连接成如图所示的实验电路 当他接通 断开开关时 电流表的指针都没有偏转 其原因是 a 开关位置错b 电流表的正 负极接反c 线圈b的接头3 4接反d 蓄电池的正 负极接反 解析 图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断 而本实验的内容之一就是研究通过开关通断导致磁场变化 而产生感应电流的情况 但图中开关的接法达不到目的 a对 根据感应电流的产生条件 电流表或蓄电池或线圈b的接线反正 不影响感应电流的产生 b c d错误 答案 a 5 如图所示 三角形线圈abc放在范围