选修3-2第1章1-1磁生电探索

1、1了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探究自然规律 的科学态度和科学精神2通过实验，探究和理解感应电流的产生条件3掌握磁通量的概念及其计算4能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生奥斯特奥斯特 法拉法拉第第电磁感应电磁感应 二、科学探究感应电流产生的条件【探究1】 导体棒在磁场中运动是否产生电流如图111所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路实验过程及现象如下：http:/ 实验结论闭合电路包围的面积变化时，有电流产生；闭合电路包围的面积不变时，无电流产生实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)导体棒静止导体棒静止 导体棒平行磁感线运动导体棒平行磁感线运动

2、导体棒切割磁感线运动导体棒切割磁感线运动无无无无有有【探究2】 磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图112所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管实验现象如下：http:/ 模拟法拉第的实验如图113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的里面实验现象如下：实验结论线圈A产生的磁场变化时，线圈B中产生感应电流；线圈A产生的磁场不变时，线圈B中无感应电流实验操作实验操作实验现象实验现象(线圈线圈B中有无电流中有无电流)开关闭合瞬间开关闭合瞬间开关断开瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变开关闭合时，滑动变阻器不动阻器不动开关闭合时，

3、迅速移开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片动滑动变阻器的滑片有有有有有有无无归纳结论产生感应电流的条件：只要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温馨提示能否产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量是否发生变化，因此判断磁通量是否变化是问题的关键. 一、磁通量及其变化1磁通量的计算(1)B与S垂直时：BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积如图114(a)(2)B与S不垂直时：BSBS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积B为B在垂直于S方向上的分量如图114(b)(3)某线圈所围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

4、为负，求其代数和，如图114(c)2磁通量的变化磁通量的变化：大致可分为以下几种情况：磁感应强度B不变，闭合电路的面积S发生变化如图115(a)闭合电路的面积S不变，磁感应强度B发生变化如图115(b)磁感应强度B和闭合电路的面积S都不变，它们之间的夹角发生变化如图115(c)3正确理解磁通量的标量性磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和特别提醒利用磁感线的条数判断感应电流有无的方法穿过某回路的磁通量的大小与穿过该回路的磁感线的条数(回路中有不同方向的磁感线穿过时指不同方向的磁感线的条数差)是相对应的，所以可根据磁感线的条数是否

5、变化判断磁通量是否变化若磁通量发生变化，则产生感应电流，若磁通量无变化，就没有感应电流产生，对于非匀强磁场的情况，利用这种方法更为直观和方便二、对导体棒切割磁感线的理解1导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化2在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流(3)即使是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定存在感应电流，由以上讨论可知，导体切割磁感线不是导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看

6、穿过闭合回路的磁通量是否发生变化【典例1】 如图119所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？答案线框的水平平动，可分为三个阶段第一阶段，从实线位置开始至bc边到达直导线位置，穿过线框的磁通量逐渐增大第二阶段，从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止，由于向外的磁感线逐渐减少，向内的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减少(当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零)后增大第三阶段，从ad边离开直导线向右运动开始至线框抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少借题发挥(1)有相反方向的磁场穿

7、过某一面的磁通量的判断：首先弄清哪个方向的磁通量大，再看它们各自的变化，进而判断总磁通量的变化(2)利用磁感线的净条数判断磁通量的增、减变化判断磁通量的变化更加直观【变式1】 如图1110所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，ef中的电流I产生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，但保持不变答案C【典例2】 如图1111所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状由正方形改变

8、成圆形(横截面的周长不变)，则在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？答案5.5103 Wb借题发挥磁通量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的有效面积；(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21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.【变式2】 边长L10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角30，如图1112所示，磁感应强度随时间变化的规律为B(23t)T，则第3 s内穿过线框的磁通量的变化量为多少？解析闭合电路的面积S不变，B变化，只要求出第3 s始末的磁通量之差，

9、即可求出.第3 s内就是从2 s末到3 s末，由于2 s末的磁感应强度为B1(232) T8 T,3 s末的磁感应强度为B2(233) T11 T.根据公式BSsin (118)0.12sin 30 Wb1.5102Wb.答案1.5102 Wb【典例3】 (湛江高二检测)如图1113所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是()A当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO轴转动时，线圈中产生感应电

10、流答案D借题发挥本题应充分利用磁感线的条数与磁通量的关系，根据穿过线圈的磁感线的净条数，判断磁通量是否变化，进而判断是否产生感应电流，在涉及磁铁磁场时，应把握几点：(1)要明确条形磁铁产生磁场的磁感线分布特点(2)穿过线圈的磁通量也包括磁铁内部的磁感线【变式3】 (台州高二检测)如图1114所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C磁通量的变化定性分析1

11、如图1115所示，是用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合，下列组合中，切断直导线中的电流时，穿过闭合回路中磁通量变化的是(图中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图中直导线与圆形线圈平面垂直，并与其中心轴重合)()A B C D答案B2.如图1116所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过它们的磁通量分别为a、b、c，则()Aabc BabcCacb Dacb答案B3.如图1118所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 c

12、m,10匝；D线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝；问：(1)在磁感应强度B减少为0.4 T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？(2)当磁场转过30角的过程中，C中的磁通量改变了多少？ 磁通量及变化的定量计算解析(1)对A线圈，1B1r2，2B2r2.故磁通量改变量：|21|(0.80.4)3.14(1102)2Wb1.256104 Wb.对D线圈，|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.256104Wb.(2)对C线圈，1Br2，磁场转过30，线圈面积在垂直磁场方向上的投影为r2cos 30 ，则2Br2 cos 30 .故磁通量改变量：|21 |B2r(1cos 30)0.83.14(5103)2(10.866) Wb8.4106 Wb.答案(1)1.256104 Wb1.256104 Wb(2)8.4106 Wb产生感应电流的条件4在图1119所示的直角坐标系中，矩形导线框的两个对称轴在y轴和z轴上，所在的匀强磁场与y轴平行，当线框分别绕x、y、z轴旋转时，哪种情