第四章第1节划时代的发现第2节探究感应电流的产生条件

1、第 1 节划时代的发现第 2 节探究感应电流的产生条件1.知道什么是电磁感应现象2.理解产生感应电流的条件并会判断是否有感应电流产生3会判断和计算磁通量的变化4.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题一、划时代的发现1奥斯特梦圆“电生磁”1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系2法拉第心系“磁生电”1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象他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他把这些现象命名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流1

2、(1)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象()(2)库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值()(3)安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律()提示：(1)(2)(3)二、探究感应电流的产生条件1实验探究与分析论证探究 1：导体棒在磁场中运动是否产生电流，如图甲所示实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的磁场面积变化时，电路中有感应电流产生；包围的磁场面积不变时，电路中无感应电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有探究 2：条形磁铁在螺线管中运动是否产生电流，如图乙所示实验操作实验现象(有

3、无电流)分析论证N 极插入线圈有线圈中的磁场变化时， 线圈中有感应电流产生； 线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流产生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 极从线圈中抽出有探究 3：模拟法拉第的实验改变线圈 A 中的电流，线圈 B 中是否产生电流，如图丙所示实验操作实验现象(线圈 B 中有无电流)分析论证开关闭合瞬间有线圈 B 中磁场变化时， 线圈 B中有感应电流产生； 磁场不变时， 线圈 B 中无感应电流产生开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合， 迅速移动滑动变阻器的滑片有2归纳总结感应电流的产生条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发

4、生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流2(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生()(3)线框不闭合时， 即使穿过线框的磁通量发生变化， 线框中也没有感应电流产生 ()提示：(1)(2)(3)知识点一对和的理解1磁通量(1)概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，垂直于磁场方向的面积为 S，B 与 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，即BS.若 B 与 S 不垂直，则BSsin ，为磁感线与线圈平面的夹角(2)匀强磁场中磁通量的计算B 与 S 垂直时，BS.B 指匀强磁场的磁感应强度，S 为（磁场中）线圈的面

5、积B 与 S 不垂直时，BS.B为 B 垂直于线圈平面的分量，如图所示，BSBsinS.某面积内有相反方向的磁场时， 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2磁通量变化量的计算方法计算方法备注B 不变、S 变B(S2S1)S1、S2表示有效面积B 变、S 不变S(B2B1)S 表示有效面积B 和 S 都变B2S2B1S1S1、S2表示有效面积B 和 S 大小不变，变BS(sin 2sin 1)1、2表示磁场与平面的夹角磁通量变化的判断如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直， 当线框从左端正上方

6、沿水平方向平移到右端正上方的过程中， 穿过它的磁通量的变化情况是()A先减小后增大B始终减小C始终增大D先增大后减小思路点拨弄清磁铁周围磁感线的分布是解题关键解析线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故 A 对答案A回路面积变化引起磁通量变化的计算如图所示，有一个 100 匝的线圈，其横截面是边长为 L0.20 m 的正方形，放在磁感应强度为 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成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？解题探究(1)正方形变成

7、圆形后，圆的半径如何求解？(2)磁通量的大小与匝数有关吗？(3)如何计算初、末磁通量1和2?解析线圈横截面为正方形时的面积S1L2(0.20)2m24.0102m2穿过线圈的磁通量1BS10.504.0102Wb2.0102Wb横截面形状为圆形时，其半径 r4L22L横截面积大小 S22L2425m2穿过线圈的磁通量2BS20.50425Wb2.55102Wb所以，磁通量的变化21(2.552.0)102Wb5.5103Wb.答案5.5103Wb线圈转动引起的磁通量的变化量的计算如图所示的线框 abcd 面积为 S，处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角，当线框以 ab 为

8、轴顺时针转 90到虚线位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量大小1和2；(2)磁通量的变化量.解题探究(1)1和2的正负关系是怎样的？(2)线框平面在垂直于磁感线方向的投影面积是多大？解析(1)法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为 SSsin ，所以1BSsin .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为 SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos .法二：如图所示，把磁感应强度 B 沿垂直于面积 S 和平行于面积 S 进行分解，得 B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin .2B左SBScos

9、.(2)开始时 B 与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2BScos .所以，21BScos BSsin BS(cos sin )答案(1)BSsin BScos (2)BS(cos sin )(1)磁通量虽有正负之分，但却是标量；(2)当磁感线从相反侧面穿入同一个面时，磁通量一正一负.知识点二感应电流的产生条件及判断1感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件， 就必然产生感

10、应电流； 反之， 只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化2判断感应电流有无的方法(1)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导体或线圈运动类(多选)如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()A将线框向左拉出磁场B以 ab 边为轴转动(小于 90)C以 ad 边为轴转动(小于 60)D以 bc 边为轴转动(小于 60)解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的 bc 部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流当线框以 ab 边为轴转动

11、(小于 90)时，线框的 cd 边的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当线框以 ad 边为轴转动(小于 60)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流如果转过的角度超过 60(60300)，bc 边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流当线框以 bc 边为轴转动时，如果转动的角度小于 60，则穿过线框的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一半的乘积)答案ABC磁感应强度或电流变化类(多选)如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈 A 中产生感应电流的是()A开关 S 接通的瞬

12、间B开关 S 接通后，电路中电流稳定时C开关 S 接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D开关 S 断开的瞬间解析通电螺线管相当于电磁铁，当开关接通瞬间，螺线管产生了磁场，穿过闭合线圈 A 的磁通量从无到有，发生了变化，所以产生感应电流，A 项对；开关断开瞬间，A 中磁通量从有到无，发生了变化，有感应电流产生，D 项对；开关 S 接通后，电流稳定时，A 中有磁通量，但磁通量没有变化，所以不会有感应电流产生，B 项错；当滑动变阻器触头滑动时，电流改变通电螺线管的磁场改变，A 中磁通量也随之改变，有感应电流产生，C 项对；正确答案为 ACD.答案ACD(1)闭合回路中能否产生感应电流是由磁通量是否变化决

13、定的，而与磁通量的大小无关，解题关键是分析题给条件的变化能否引起磁通量的变化(2)对于非匀强磁场和电流的磁场，要弄清磁感线的分布情况(3)导体切割磁感线不一定能产生感应电流.典型问题计算磁通量时应注意的问题对磁通量及其公式的理解，应注意以下三个问题：(1)磁通量的大小与匝数无关，即NBS.(2)BS 中的 S 应指闭合回路中处于磁场中的那部分的有效面积(3)某一面内的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数如图所示，a、b 是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量a、b的大小关系为()AabBabCabD不能比较解析条形磁铁

14、磁场的磁感线的分布特点是：磁铁内外磁感线的条数相同； 磁铁内外磁感线的方向相反； 磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量进出，由于两圆环面积 SaSb，两圆环的进相同，而出ab，故 A 正确答案A如图所示，abcd 和 ABCD 是两个正方形闭合金属线框，abcd 的边长是 ABCD 边长的12.在正方形 abcd 内部有垂直于纸面向里的匀强磁场，那么线框 ABCD 的磁通量1和 abcd 的磁通量2相比较()A12B12B12C12D无法确定1和2的大小关系解析：选 C.第一次将线框由位置

15、 1 平移到位置 2，磁感线从线框的同一侧穿入，1为前后两位置磁通量的绝对值之差第二次将线框由位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，磁感线从线框的不同侧穿入，2为前后两位置磁通量的绝对值之和，故12.选项 C 正确4.一带电棒从闭合铜环附近经过(假定带电棒和铜环在同一光滑绝缘的平面内)，如图所示，关于带电棒的运动情况，以下说法中正确的是()A带电棒的速度不变化B带电棒的速度减小了C带电棒的速度增大了D不能确定解析：选 B.带电棒运动时等效为一个电流，这个电流在周围空间产生磁场，这个磁场随着带电棒位置的变化而变化， 当带电棒经过闭合铜环附近时， 穿过铜环的磁通量发生变化，在铜环中产生感应电流在这

16、一过程中，带电棒的一部分动能转化为铜环中的电能，因此带电棒的动能一定减小，对应的速度减小，故选项 B 正确5.如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为 d，将一边长为 l 的正方形导线框以速度 v向右匀速通过磁场区域，若 dl，则导线框中不产生感应电流的时间应等于()A.dvB.lvC.dlvD.d2lv解析：选 C.当导线框刚刚完全进入磁场时至导线框刚刚出磁场时，穿过导线框的磁通量不发生变化，导线框中不会产生感应电流，对应的位移为(dl)，所以时间为 tdlv，选项 C 正确6.为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管 A 和 B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路当接通和断开开关时

17、，电流表的指针都没有偏转，其原因是()A开关位置接错B电流表的正、负极接反C线圈 B 的 3、4 接头接反D蓄电池的正、负极接反解析：选 A.因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在 B 与电流表之间，因与 1、2 接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流表也不可能偏转，开关应接在A与电源之间二、多项选择题7下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，则线框中有感应电流的是()解析：选 BC.选项 A 中穿过线框的磁通量没有发生变化，没有感应电流，选项 A 错误；选项 B 中穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流，选项

18、B 正确；选项 C 中磁场是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流，选项 C正确；选项 D 中穿过线框的磁感线条数不变，无感应电流，选项 D 错误8(2016河北高二检测)如图所示，用导线做成的圆形线圈与一直导线构成几种位置组合，图 A、B、C 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 D 中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合当切断直导线中的电流时，圆形线圈中会有感应电流产生的是()解析：选 BC.对图 A 而言，因为通电直导线位于圆形线圈所在平面内，且与直径重合，因此穿过圆形线圈的磁通量为零， 当切断直导线中的电流时， 磁通量在整个过程中始终为零

19、，所以圆形线圈中不会有感应电流产生；对图 B 而言，因为穿过圆形线圈的磁通量为大、小两个部分磁通量之差，当切断直导线中的电流时，磁通量为零，即此过程中磁通量有变化，故圆形线圈中会有感应电流产生；同理分析可得图 C 中也有感应电流产生；对图 D 而言，因为圆形线圈与直导线产生的磁场的磁感线平行， 故磁通量为零， 当切断直导线中的电流时，磁通量在整个过程中始终为零，所以圆形线圈中不会有感应电流产生9.如图所示， 一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中， 下列做法能使圆盘中产生感应电流的是()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移D磁感应强度均

20、匀增加解析：选 BD.只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才会产生感应电流当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时， 圆盘中的磁通量不发生变化， 不能产生感应电流，故选项 A、C 错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或磁感应强度均匀增加时，圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，故选项 B、D 正确10如图所示，金属线圈 abcd 放在水平光滑的金属导轨上并接触良好，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，当线圈在磁场中向右运动时，下列说法正确的是()AG1的指针发生偏转BG2的指针发生偏转CG1的指针不发生偏转DG2的指针不发生偏转解析：选 AB.判断 G1和 G2的指针是否发生偏转，关键要弄清楚穿过 G1和 G2所在闭合回路中的磁通量是否发生变化在线圈 abcd 向右运动的过程中，穿过线圈 abcd 的磁通量没有发生变化，因此该回路中没有感应