法拉第电磁感应张海PPT学习教案

1、会计学1 法拉第电磁感应张海法拉第电磁感应张海 第一章：电磁感应第一章：电磁感应 （物理选修（物理选修3-2） 第一节：电磁感应现象第一节：电磁感应现象 第二节：研究产生感应电流的条件第二节：研究产生感应电流的条件 第1页/共57页 一、依据：信念一、依据：信念 哲学家康德：各种自然现象之间是哲学家康德：各种自然现象之间是 相互联系和相互转化的。相互联系和相互转化的。 实例：摩擦生热、蒸汽机实例：摩擦生热、蒸汽机 第一节：划时代的发现第一节：划时代的发现 第2页/共57页 物理学将不再是关于运动、物理学将不再是关于运动、 热、空气、光、电、磁以及我们热、空气、光、电、磁以及我们 所知道的各种其

2、他现象的零散的所知道的各种其他现象的零散的 罗列，我们将把整个宇宙纳在一罗列，我们将把整个宇宙纳在一 个体系中。个体系中。 第3页/共57页 二、奥斯特实验：二、奥斯特实验： 奥斯特在作报告时，无意中发奥斯特在作报告时，无意中发 现小磁针偏转。（南北方向）现小磁针偏转。（南北方向） 奥斯特断言：奥斯特断言：电与磁是有联系的！电与磁是有联系的！ 第4页/共57页 第5页/共57页 第6页/共57页 第7页/共57页 第8页/共57页 第9页/共57页 第二节：研究产生感应电流的条件第二节：研究产生感应电流的条件 第10页/共57页 一、对称性的思考 英国的法拉第认为： 电和磁是一对和谐对称的 自

3、然现象。 依据：磁化和静电感应现象 猜想：磁铁应该可以感应 出电流！ 信念：一定要转磁为电！ 第11页/共57页 法拉第日记法拉第日记 未显示作用 毫无反应 不行 从普通的磁铁从普通的磁铁 中获得电的希望，中获得电的希望， 时时激励着我从实时时激励着我从实 验上探求电流的感验上探求电流的感 应效应。应效应。 第12页/共57页 麦克斯韦：麦克斯韦： 科学家其实也科学家其实也 有许多粗糙的有许多粗糙的 想法和不成功想法和不成功 的经验。他们的经验。他们 是伟大的，但是伟大的，但 并不是高不可并不是高不可 攀的。攀的。 第13页/共57页 能生磁的电：能生磁的电：电流电流运动电荷运动电荷 电生磁的

4、方向：电生磁的方向： 右手安培定则（右手螺旋定则）右手安培定则（右手螺旋定则） 电在磁的受力方向：电在磁的受力方向：左手定则左手定则 电流能够产生磁场电流能够产生磁场电流的磁效应电流的磁效应 （奥斯特）（奥斯特） 电流电流 运动电荷运动电荷 （安培）（安培） （洛伦兹）（洛伦兹） 静止的电荷可以产生磁场吗？静止的电荷可以产生磁场吗？ 不能！不能！ 变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场 第14页/共57页 第一节：电磁感应现象第一节：电磁感应现象 磁能生电吗？磁能生电吗？ 请大家阅读书本第请大家阅读书本第3页！页！ 由磁生电的现象由磁生电的现象电磁感应现象电磁感应现象 （法拉第）（法拉第） 由电

5、磁感应现象产生的电流由电磁感应现象产生的电流感应电流感应电流 第15页/共57页 1831年年8月月29日，日，法拉第法拉第用软铁做成一个外用软铁做成一个外 径径6英寸，厚英寸，厚7/8英寸的环，其上绕有英寸的环，其上绕有A、B 两组线圈。两组线圈。B线圈接检流计，线圈接检流计，A线圈电池连线圈电池连 接。当接。当接通接通和和断开断开电源时，发现电流计指电源时，发现电流计指 针摆动。针摆动。 第16页/共57页 感应电流感应电流:由磁场产生的电流由磁场产生的电流. 电磁感应现象电磁感应现象:由磁场产生电流的现象由磁场产生电流的现象. 第17页/共57页 图图411 第18页/共57页 实验操作

6、实验操作 实验现象实验现象(有无电有无电 流流) 导体棒静止导体棒静止 导体棒平行导体棒平行 磁感线运动磁感线运动 导体棒切割导体棒切割 磁感线运动磁感线运动 无无 有有 无无 第19页/共57页 图图412 第20页/共57页 实验操作实验操作 实验现象实验现象 (有无电流有无电流) 实验操作实验操作 实验现象实验现象 (有无电流有无电流) N极插入线圈极插入线圈 S极插入极插入 线圈线圈 N极停在线圈中极停在线圈中 S极停在极停在 线圈中线圈中 N极从线圈中极从线圈中 抽出抽出 S极从线圈极从线圈 中抽出中抽出 有有 无无 有有 有有 有有 无无 第21页/共57页 图图413 第22页/

7、共57页 实验操作实验操作 实验现象实验现象(线线 圈圈B中中 有无电流有无电流) 开关闭合开关闭合 开关断开开关断开 开关闭合时，滑动变开关闭合时，滑动变 阻器不动阻器不动 开关闭合时，迅速移开关闭合时，迅速移 动滑动变阻动滑动变阻 器的滑片器的滑片 有有 有有 有有 无无 第23页/共57页 1831年年11月月24日，法拉第向皇家学日，法拉第向皇家学 会提交了一个报告，把这种现象定名会提交了一个报告，把这种现象定名 为为电磁感应电磁感应，产生的电流叫做，产生的电流叫做感应电感应电 流流。 “磁生电磁生电”是一种在变化、运动是一种在变化、运动 的过程中才能出现的效应。的过程中才能出现的效应

8、。 五种类型可以引起感应电流五种类型可以引起感应电流: :变化变化 的电流的电流、变化的磁场变化的磁场、运动的恒定电流运动的恒定电流 、运动的磁铁运动的磁铁、在磁场中运动的导体在磁场中运动的导体。 有规律吗有规律吗? 第24页/共57页 变化变化 变化变化 第25页/共57页 合电路中就有感应电流 产生 变化变化 变化变化 闭合闭合发生变化发生变化 第26页/共57页 BS. S为线圈在垂直 磁场方向上的有效面积， 在应用时可将S分解到 与B垂直的方向上，如 图414所示， BSsin. 核心要点突破核心要点突破 第27页/共57页 图图414 第28页/共57页 . 第29页/共57页 AB

9、CD那么 大，穿过S1 和S2的磁通 量是相同的， 因此， BS中的S应 是指闭合回 路中包含磁 场的那部分 “有效面 积” 特别提醒特别提醒 图图4 41 15 5 第30页/共57页 n(3)磁感应强度B和回 路面积S同时变化时，则 10B1S1 B0S0，而不等于BS. 第31页/共57页 第32页/共57页 积S不变，磁感应强度B 发生变化 n(3)闭合电路的有效面 积及磁感应强度B均变 化 第33页/共57页 特别提醒特别提醒 第34页/共57页 第35页/共57页 第36页/共57页 第37页/共57页 1 1如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，如图所示的匀

10、强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下， 线框中是否产生感应电流？线框中是否产生感应电流？ （1 1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲） （2 2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙） （3 3）线框绕轴线）线框绕轴线ABAB转动（图丙）转动（图丙）。 没有没有没有没有有有 例与练例与练 第38页/共57页 2 2如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图

11、甲）， 然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？ 为什么？为什么？ 例与练例与练 第39页/共57页 4 4矩形线圈矩形线圈ABCDABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平 面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移 动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电 流流I I逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什

12、么？逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？ （注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越 远，它的磁场越弱。）远，它的磁场越弱。） 例与练例与练 第40页/共57页 6 6、在一根铁棒、在一根铁棒P P上套两个线圈上套两个线圈A A、B B，如果给线，如果给线 圈圈A A通以如图所示的甲、乙、丙、丁通以如图所示的甲、乙、丙、丁4 4种电流，种电流， 在在t t1 1到到t t2 2这段时间内，哪种情况可以在线圈这段时间内，哪种情况可以在线圈B B中中 产生感应电流？为什么？产生感应电流？为什么？ 例与练例与练 第41页/共57页 第42页/共57页 课堂互动讲练课堂互动讲练 物体能否看做质点的判断物体能否看做质点的判断 图图416 第43页/共57页 第44页/共57页 第45页/共57页 图图417 第46页/共57页 穿过这个弹簧圆 圈的磁通量减 小 n答案：减小 第47页/共57页 感应电流有无的判断感应电流有无的判断 图图418 第48页/共57页 第49页/共57页 第50页/共57页 图图419 第51页/共57页 发生变化，故有感应电 流的产生上下平移线 圈时，B与S均未发生变 化，故