第一章第二节产生感应电流的条件

1、第一章,电磁感应,第一节,电磁感应现象,第二节,产生感应电流的,条件,学,习,目,标,重,点,难,点,1.,了解电磁感应的发现过,程，培养学生探索自然规,律的科学态度和科学精神,.,2.,理解电磁感应现象及其,产生的条件,.,3.,运用电磁感应现象产生,的条件判断回路是否有感,应电流,.,4.,进一步认识磁通量的概,念,重点,1.,了解电磁感应的,发现过程和电磁感,应的定义,.,2.,理解感应电流的,产生条件,难点,1.,探究感应电流的,产生条件,.,2.,理解闭合电路磁,通量的变化,.,知识点一,“,电生磁,”,和,“,磁生电,”,提炼知识,1,电流的磁效应,“电生磁”,1820,年，丹麦物

2、理学家,奥斯特,发现载流导线能使小,磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应,2,电磁感应现象,“磁生电”,(1)1831,年，英国物理学家,法拉第,发现了“磁生电”,的现象，,这种现象叫作电磁感应现象，,产生的电流叫作,感,应电流,(2),法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的,电流,，,变化的,磁场,，,运动的,恒定电流,，,运动的,磁铁,，,在磁场中运动的,导体,更概括地说，,如果所研究的电路,中,磁通量,发生变化，在这个电路中就会发生电磁感应,判断正误,(1),发现“磁生电”现象的科学家是法拉第,(,),(2),发电机和电动机都是利用电磁感应这个原理制成,的,(,),小试身手,1,如图所示

3、，把一条导线平行地放在磁针的上方附,近当导线中通有电流时，磁针会发生转动首先观察,到这个实验现象的物理学家是,(,),A,牛顿,B,伽利略,C,奥斯特,D,焦耳,解析：,首先观察到这个实验现象的是丹麦物理学家奥,斯特，故,C,正确，,A,、,B,、,D,错误,答案：,C,知识点二,探究感应电流的产生条件,提炼知识,1,实验,1,：利用蹄形磁铁的磁场,(,如下图所示,),实验操作,有无电流,探究结论,导体棒静止,无,导体棒平行,磁感线运动,无,导体棒切割,磁感线运动,有,导体,AB,切割磁感,线，,通过闭合电路的,磁通量,发生变化,，,有,感应电流产生,2.,实验,2,：利用条形磁铁的磁场,实验

4、操作,有无电流,探究结论,N,极插入线圈,有,线圈中的磁场,变化,时，线圈中,的磁通量也发生变化，线圈中,有感应电流；,N,极停在线圈中,无,N,极从线圈中抽出,有,S,极插入线圈,有,S,极停在线圈中,无,S,极从线圈中抽出,有,线圈中的磁场,变化,时，,线圈中的磁通量也发,生变化，,线圈中有感应,电流；,3.,实验,3,：利用通电螺线管的磁场,实验操作,线圈,B,中,有无电流,探究结论,开关接通瞬间,有,开关闭合时，,滑动变阻器滑,片保持不动,无,螺线管,A,中的电流发,生变化时，引起穿过,螺线管,B,的磁通量,发,生变化,，,开关闭合时，,迅,速移动滑动变,阻器的滑片,有,开关断开瞬间,

5、有,螺线管,B,中有感应,电流产生,4.,实验结论：感应电流的产生条件,不论何种原因，只要使穿过,闭合,电路的,磁通量,发生,变化，闭合电路中就有感应电流产生,判断正误,(1),只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应,电流,(,),(2),线圈不闭合时，,即使穿过线圈的磁通量发生变化，,线圈中也没有感应电流,(,),小试身手,2,如图所示，,导体棒,ab,在磁场中做下列运动时，,运,动距离较小，闭合回路能产生感应电流的是,(,),A,水平向左或向右运动,B,竖直向上或向下匀速运动,C,竖直向上或向下加速运动,D,在磁场中静止不动,解析：,闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，,若切,割磁感线

6、，,将产生感应电动势，,也产生感应电流；,若不切,割磁感线，,将不产生感应电流，,也不产生感应电动势,沿,纸面向左或向右运动时切割磁感线,而竖直方向的运动或静止不动时均没有切割磁感线，,故只有,A,能产生感应电流,答案：,A,拓展一,磁通量的理解及其变化量的计算,磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量对磁通,量,及,其,变化,的,理,解对,我,们,学习,电,磁,感应,具,有,重要,作,用请思考以下问题：,(1),哪些情况会导致磁通量发生变化？,(2),怎样计算磁通量的大小？,(3),怎样计算磁通量的变化量？,提示：,(1),磁场变化、线圈面积变化及回路平面与磁,场夹角变化都会引起磁通量的变化,(

7、2),BS,，注意对有效面积的理解,(3),2,1,.,1,引起磁通量,变化的几种情况,(1),磁场变化如：永磁铁与线圈的靠近或远离,(2),回路的有效面积变化,回路面积变化：如闭合线圈部分导线切割磁感,线如图甲所示,回路平面与磁场夹角变化：如线圈在磁场中转,动如图乙所示,图甲,图乙,2,磁通量的计算方法,(1),B,与,S,垂直时：,BS,.,其中,B,指匀强磁场的磁感,应强度，,S,为磁场穿过线圈的有效面积,如图,A,所示，设圆的面积为,S,，则,B,S,2,.,如图,B,所示，设圆的面积为,S,，则,BS,.,(2),B,与,S,不垂直时：,如图,C,所示，,BS,BS,cos,(,S,

8、为线圈在垂直磁场方向上的有效面积,),图,C,图,D,(3),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，,反方向的磁通量为负，求其代数和如图,D,所示，,|,1,2,|.,特别说明：,(1),线圈为多匝时，匝数不影响磁通量的,计算，即,nBS,，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝,数影响,(2),磁通量的意义可以用磁感线形象地说明：磁通量,所表示的就是穿过磁场中某一面积的磁感线的条数,若某,一平面内的磁感线既有穿入的，,又有穿出的，,则穿过该面,的合磁通量为净磁感线的条数,.,(3),磁通量是标量，但有正负之分，磁通量的正、负,既不表示大小，,也

9、不表示方向，,仅是为了计算方便而引入,的,3,如何求磁通量的变化量,磁通量的变化量是指变化后的磁通量与变化前的磁,通量之差，即,2,1,.,(1),磁感应强度,B,不变，有效面积,S,变化时，,2,1,B,S,.,(2),磁感应强度,B,变化，有效面积,S,不变时，,2,1,B,S,.,(3),磁感应强度,B,和有效面积,S,同时变化时，,2,1,B,2,S,2,B,1,S,1,B,S,.,典例,?,一个匝数为,200,匝,，,面积为,20 cm,2,的圆线圈,，,放在匀强磁场中,，,磁场的方向与线圈平面成,30,角,，,磁感应,强度在,0.05 s,内由,0.1 T,均匀增加到,0.5 T,

10、在此过程中,，,磁,通量的变化量是多少？,解析：,圆线圈在匀强磁场中,，,磁感强度在,0.05 s,内由,0.1,T,均匀地增加到,0.5 T,所以穿过线圈的磁通量变化量是：,2,1,(,B,2,B,1,),S,sin 30,4,10,4,Wb,答案：,4,10,4,Wb,题后反思,磁通量,BS,的计算有几点要注意,1,S,是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积；,B,是匀强磁场中的磁感应强度,2,磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不,受线圈匝数的影响,同理，,磁通量的变化量,2,1,也不受线圈匝数的影响,所以，,直接用公式求,、,时，,不必去考虑线圈匝数,n,.,1.,边长,L,10

11、cm,的正方形线框，,固定在匀强磁场中，,磁场方向与线圈平面间的夹角,30,，,如图所示，磁感应强度随时间变化的规,律为,B,(2,3,t,) T,，则第,3 s,内穿过线圈,的磁通量的变化量,为多少？,解析：,第,3 s,内是从,2 s,末到,3 s,末，所以,2 s,末的磁,感应强度为,B,1,(2,3,2),T,8,T,，,3,s,末时的磁感应强,度为,B,2,(2,3,3) T,11 T.,根据公式,BS,sin,(11,8),0.1,2,sin 30,Wb,1.5,10,2,Wb.,答案：,1.5,10,2,Wb,2,如图所示，一个矩形线框，面积为,S,，线框平面,与磁感应强度为,B

12、,的匀强磁场方向垂直，则此时穿过线,框的磁通量,_,；若线框从初始位置绕,OO,轴转过,180,角时，该过程穿过线框的磁通量的变化,量的绝对值,|,|,_,解析：,如题图，,闭合线圈在匀强磁场中与磁场方向垂,直，,则穿过线圈的磁通量,1,BS,.,当线圈从图示位置转过,180,时，,磁通量,2,BS,，,线圈从图示转过,180,的过程，,磁通量的变化量大小为,2,BS,.,答案：,BS,2,BS,3.,两个圆环,A,、,B,如图所示放置，且半径,R,A,R,B,，一,条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂,直，则穿过,A,、,B,环的磁通量,A,和,B,的关系是,(,),A,A,B,

13、B,A,B,C,A,B,D,无法确定,解析：,因为有两个方向的磁感线穿过线圈，,磁通量应,是抵消之后所剩余的磁感线的净条数,从上向下看，,穿过,圆环,A,、,B,的磁感线如图所示，磁感线,有进有出，,A,、,B,环向外的磁感线条数一,样多，但,A,环向里的磁感线条数较多，,抵消得多，净剩条数少，所以,A,B,.,答案：,C,拓展二,感应电流有无的判断,1,有磁通量穿过线圈就一定有感应电流吗？,提示：有磁通量但磁通量不变时，无感应电流,2,导体切割磁感线一定会产生感应电流吗？,提示：,导体切割磁感线时，,磁通量不一定变化，,不一,定有感应电流,3,如何判断有无感应电流产生？,提示：,分析是否产生

14、感应电流，,关键是分析穿过闭合,线圈的磁通量是否变化，,而分析磁通量是否有变化，,关键,是分清磁通量的分布，,即分清磁感线的疏密变化和磁感线,方向的变化及有效面积的变化,有无感应电流产生的判断,【典例,2,】,(,多选,),如图所示，竖直放置的长直导线通,以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列,情况中线圈产生感应电流的是,(,),A,导线中电流强度变大,B,线框向右平动,C,线框向下平动,D,线框以,ab,边为轴转动,解析：,直线电流在其周围产生的磁感应强度与导线中的,电流强度和考查点到导线的距离有关,因电流强度的变大使,穿过线框回路的磁场变强从而使磁通量发生了变化，,选项,A,对；

15、,因线框向外运动使穿过线框回路的磁场变弱，,从而使线,框回路的磁通量发生变化，,选项,B,对；,影响回路磁通量的三,个因素都没有改变，故磁通量不变，选项,C,、,D,错,答案：,AB,题后反思,有无感应电流产生的判断方法,分析穿过闭合电路的磁通量是否发生了变化，,在实际,分析时，,通常是先明确磁场的磁感线的分布，,即磁感线的,疏密变化及方向变化和有效面积是如何变化的，,进而可判,断出闭合电路中是否产生了感应电流,1. (,多选,),如图所示,，,在垂直于纸面且,范围足够大的匀强磁场中,，,有一个矩形线,圈,abcd,，,线圈平面与磁场垂直,，,O,1,O,2,和,O,3,O,4,都是线圈的对称

16、轴,，,应使线圈怎样运动才能使其产,生感生电流,(,),A,向左或向右平动,B,向上或向下平动,C,绕,O,1,O,2,转动,D,绕,O,3,O,4,转动,解析：,当线圈向左或向右平动,，,穿过线圈的磁通量,没有发生变化,，,所以不产生感应电流,，,故,A,错误；当线,圈向上或向下平动,，,穿过线圈的磁通量没有发生变化,，,所以不产生感应电流,，,故,B,错误；当线圈绕,O,1,O,2,转动,，,穿过线圈的磁通量发生变化,，,所以产生感应电流,，,故,C,正确；,当线圈绕,O,3,O,4,转动,，,穿过线圈的磁通量发生变化,，,所以产生感应电流,，,故,D,正确,答案：,CD,2,如图所示，匀强磁场区域宽度为,l,，使一边长为,d,(,d,l,),的矩形线框以恒定速度,v,向右通过磁场区域，,该过,程中没有感应电流的时