第四章第一节电磁感应

1、第四章电磁感应第四章电磁感应第四章电磁感应第四章电磁感应第一节划时代的发现第一节划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件第二节探究感应电流的产生条件第四章电磁感应第四章电磁感应栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应学习目标学习目标1.了解与了解与“电生磁电生磁”及及“磁生电磁生电”相关的物理学史，知道电相关的物理学史，知道电磁感应现象和感应电流磁感应现象和感应电流2通过实验，探究和理解感应电流的产生条件通过实验，探究和理解感应电流的产生条件3会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及磁通量的变化磁通量的变化栏目栏目导引导引第四章电磁感

2、应第四章电磁感应新 知 初 探 自 主 学 习新 知 初 探 自 主 学 习一、划时代的发现一、划时代的发现自研教材自研教材1奥斯特梦圆奥斯特梦圆“电生磁电生磁”1820年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家_发现电流能产生磁场，即电流发现电流能产生磁场，即电流的磁效应的磁效应2法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电”(1)1831年，英国物理学家年，英国物理学家_发现发现“磁生电磁生电”，即电磁，即电磁感应现象感应现象奥斯特奥斯特法拉第法拉第栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应变化和运动变化和运动感应电流感应电流栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应成功体验成功体验很多科学家为什么在磁生

3、电的研究中没有成功？很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功？提示：提示：很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律反了能量转化和守恒定律栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应二、探究感应电流的产生条件二、探究感应电流的产生条件自主探究自主探究1导体棒在磁场中运动是否产生电流导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，导体棒如图所示，导体棒AB前后平动、左右平动、上下平动，引前后平动、左右平动、上下平动，引起电流表指针

4、的摆动情况已记录在下表中起电流表指针的摆动情况已记录在下表中栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应导体棒的运动导体棒的运动电表指针摆动情况电表指针摆动情况左、右平动左、右平动不摆动不摆动上、下平动上、下平动不摆动不摆动前、后平动前、后平动摆动摆动栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应产生感应电流？电流？提示：提示：部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化时部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化时(磁场不变化磁场不变化)，有电流产生；当导体棒左右、上下平动时，有电流产生；当导体棒左右

5、、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应2磁铁在螺线管中运动是否产生电流磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止的放在线如图所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止的放在线圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动情况已记录在下圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动情况已记录在下表中表中栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应磁铁的运动磁铁的运动表针的摆表针的摆动情况动情况磁铁的运动磁铁的运动表针的摆表针的摆动情况动情况N极插入线圈极插入线圈摆动摆动S极插入线圈极

6、插入线圈摆动摆动N极停在线圈中极停在线圈中不摆动不摆动S极停在线圈极停在线圈中中不摆动不摆动N极从线圈中抽出极从线圈中抽出摆动摆动S极从线圈中极从线圈中抽出抽出摆动摆动栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够产生感应电流？产生感应电流？提示：提示：磁铁相对线圈运动，线圈内磁场强弱发生变化时磁铁相对线圈运动，线圈内磁场强弱发生变化时(线线圈面积不变圈面积不变)，有电流产生；当磁铁在线圈中静止时，线圈，有电流产生；当磁铁在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生内磁场不变化，无电流产生栏目

7、栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应3模仿法拉第的实验模仿法拉第的实验如图所示，线圈如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈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，把线圈的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈装在线圈B的里面然后进的里面然后进行实验，得到了下表所示的实验现象行实验，得到了下表所示的实验现象.栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应实验操作实验操作线圈线圈B中有无电流中有无电流开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有开关断开瞬间开关断开瞬间有有开关闭合，滑动变阻器的滑片开关闭合，滑动变阻器的滑片不动不动无无开关闭合，迅速移动滑动变阻开关闭合，迅速移动滑动变阻器

8、的滑片器的滑片有有栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？电流？提示：提示：通、断电瞬间以及变阻器滑片迅速移动的过程中，线通、断电瞬间以及变阻器滑片迅速移动的过程中，线圈圈A中的电流变化，导致线圈中的电流变化，导致线圈B内的磁场变化，有感应电流内的磁场变化，有感应电流产生；线圈产生；线圈B内的磁场不变化时，则没有感应电流产生内的磁场不变化时，则没有感应电流产生栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应成功发现成功发现只要穿过闭合导体回路的只要穿过闭合导体回路的_发生变化，闭合导体回路

9、中发生变化，闭合导体回路中就有感应电流就有感应电流磁通量磁通量栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应要 点 探 究 讲 练 互 动要 点 探 究 讲 练 互 动要点一磁通量的分析和计算要点一磁通量的分析和计算1匀强磁场中磁通量的计算匀强磁场中磁通量的计算利用公式：利用公式：BS(其中其中B为匀强磁场的磁感应强度，为匀强磁场的磁感应强度，S为线为线圈的有效面积圈的有效面积)注意以下四种情况：注意以下四种情况：栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应(1)如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理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，

10、如果平面与垂直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磁场方向的夹角为，则有效面积为，则有效面积为Scos ，穿过该平面的，穿过该平面的磁通量为磁通量为BScos .若磁感线与平面夹角为若磁感线与平面夹角为，则，则BSsin .栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回路合回路abcd和闭合回路和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：磁通量却相同：BS2.(3)某面积内有不同方向的磁感线穿过时，分别计算不同方某面积

11、内有不同方向的磁感线穿过时，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，求其代数和向的磁通量为负，求其代数和(4)线圈为多匝时，磁通量仍为线圈为多匝时，磁通量仍为BS，因为穿过线圈的磁，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响感线的条数不受匝数影响栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应2非匀强磁场中磁通量的分析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，分析时应兼顾磁场穿过其中的线圈

12、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，则说明磁通量变化数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应 如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，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，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为，半径为1 cm.现于纸现于纸面内先后放上圆线圈，

13、圆心均在面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，处，A线圈半径为线圈半径为1 cm,10匝；匝；B线圈半径为线圈半径为2 cm,1匝；匝；C线圈半径为线圈半径为0.5 cm，1匝问：匝问：栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应(1)在在B减为减为0.4 T的过程中，的过程中，A和和B中磁通量改变了多少？中磁通量改变了多少？(2)当磁场转过当磁场转过30角的过程中，角的过程中，C中磁通量改变了多少？中磁通量改变了多少？【解析解析】本题主要考查磁通量改变量的求解，可由本题主要考查磁通量改变量的求解，可由21求出注意求出注意BS中的中的S取对磁通量有贡献的有效取对磁通量有贡献的有效面积面积(1)对对

14、A线圈：线圈：1B1R2，2B2R2，磁通量改变量磁通量改变量|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.256104 Wb.栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应对对B线圈：线圈：|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.256104 Wb.(2)对对C线圈：线圈：1Br2磁场转过磁场转过30时，时，2Br2cos 30磁通量改变量磁通量改变量|21|Br2(1cos 30)0.83.14(5103)2(10.866) Wb8.4106 Wb.栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应【答案答案】见解析见解析【名师点评名师点评】磁通量和线圈匝数无关，磁通量的

15、改变量和磁通量和线圈匝数无关，磁通量的改变量和线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场区域面积为准区域面积为准栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应跟踪训练跟踪训练1(2013武汉市重点中学高二期中武汉市重点中学高二期中)如图所示，通有如图所示，通有恒定电流的导线恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到平移到，第二次将金属框绕，第二次将金属框绕cd边翻转到边翻转到，设先后两次，设先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为通过金属框的磁通量变化大小分别为1和和2，则，则()栏目

16、栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应A12B12C12 D不能判断不能判断解析：选解析：选C.将金属框由将金属框由平移到平移到磁通量的变化量大小磁通量的变化量大小1|，将金属框绕，将金属框绕cd边翻转到边翻转到时磁通量变化量大小时磁通量变化量大小为为2|，所以，所以12，故选，故选C.栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应要点二感应电流有无的判断要点二感应电流有无的判断1产生条件产生条件(1)电路为闭合电路电路为闭合电路(2)穿过电路的磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化注意：注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流两条必须同时满足，才能产生感应电流2判断方法判断方法

17、(1)明确电路是否为闭合电路明确电路是否为闭合电路(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化判断穿过回路的磁通量是否发生变化栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：变的四变的四种情况种情况B不变、不变、S变变例：闭合电路的一部分例：闭合电路的一部分导体切割磁感线时导体切割磁感线时B变、变、S不变不变例：线圈与磁体之间发例：线圈与磁体之间发生相对运动时生相对运动时B和和S都变都变注意：此时可由注意：此时可由t0计算并判断磁计算并判断磁通量是否变化通量是否变化B和和S大小都不变，但二大小都不变，但二

18、者之间的夹角变者之间的夹角变例：线圈在磁场中转动例：线圈在磁场中转动时时栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应 如图所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一如图所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框中产生感应矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框中产生感应电流的是电流的是()A导线中电流变大导线中电流变大B线框向右平动线框向右平动C线框向下平动线框向下平动D线框以直导线为轴转动线框以直导线为轴转动栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应【思路点拨思路点拨】首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，然

19、后再判断磁通量是否变化然后再判断磁通量是否变化栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应【解析解析】逐项分析如下：逐项分析如下：选项选项诊断诊断结论结论A因因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大框的磁通量增大B离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，因此离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小C由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变变D画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直导线转画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直导线转

20、动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变，因此无感应电流不变，因此无感应电流栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应【答案答案】AB栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应【名师点评名师点评】判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先就必合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先就必须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我们经常还得把它转化成平面图，比如转化成俯视图、侧视们经常还得把它转化

21、成平面图，比如转化成俯视图、侧视图等图等栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应跟踪训练跟踪训练2如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要使线框中有感应电流，下列做法中可行的是使线框中有感应电流，下列做法中可行的是()A将线框向左平移将线框向左平移B以以ab边为轴转动边为轴转动90C以以ad边为轴转动边为轴转动60D以以bc边为轴转动边为轴转动60栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应解析：选解析：选ABC.将线框向左拉出磁场的过程中，线框的将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所分做切

22、割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，故以线框中产生感应电流，故A正确；当线框以正确；当线框以ab边为轴转动边为轴转动时，线框的时，线框的cd边右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线边右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流，框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流，B正正确；当线框以确；当线框以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)，穿过线框的磁通量，穿过线框的磁通量在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项C正确；当正确；当线框以线框以bc为轴转动时，如果转动角小于为轴转动时，如果转动角小于60，则穿过线框的，则穿过线框的磁通量始终保持不变磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积一半的乘积)，D错误故选错误故选ABC.栏目栏目导引导引第四章电磁感应第四章电磁感应寻 规 探 法 思 维 启 迪寻 规 探 法 思 维 启 迪非匀强磁场中磁通量的比较非匀强磁场中磁通量的比较【范例范例】如图所示，如图所示