2020版高中物理第一章电磁感应电磁感应的发现感应电流产生的条件学案教科版选修3-2

1、1电磁感应的发现2感应电流产生的条件学习目标1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3. 了解磁通量的定义及变化.自主预习货习新知夯实基砒一、奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应.二、电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了 “磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应，产生 的电流叫感应电流.三、感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生即学即用1 .判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.( x )(2)奥斯特发现了电

2、流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.( V )(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.(x )(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( X )2 .如图1所示，条形磁铁A沿竖直方向寸f入线圈 B的过程中，电流表G的指针 ( 填“不 偏转”或“偏转”)；若条形磁铁 A在线圈B中保持不动，电流表 G的指针 ( 填“不 偏转”或“偏转”).答案偏转不偏转重点探究启迪思第探究重点一、磁通量及其变化导学探究如图2所示，闭合导线框架的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B.K X XYx MII! X * ! M K *sH X 林；区 X ”K X K M X K I O'

3、;图2(1)分别求出B±S(图示位置)和B/ S(线框绕OO车9 90° )时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.(2)由图示位置绕 OO转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？:1 一一 1答案(1) BS 0 (2) 2BS 减少了 2BS知识深化1.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，(D = BS(2) B与S不垂直时，中=8,S, Bl为B垂直于线圈平面的分量.如图3甲所示，=B1S=(Bsin 0 ) - S.也可以 中=8&, Si为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，中=8& = 8$。$ 0

4、.2.磁通量的变化大致可分为以下几种情况(1)磁感应强度B不变，有效面积 S发生变化.如图4(a)所示.(2)有效面积S不变，磁感应强度 B发生变化.如图(b)所示. 磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间白夹角发生变化.如图(c)所示. ()9界，圆心为 O,半彳至为r.现于纸面内先后放上圆线圈 A B C,圆心均处于O处，线圈A的B,磁场有明显的圆形边【例1】 如图5所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，一，一八一 一，一，一八一 ，一，半径为r, 10匝；线圈B的半径为2r, 1匝；线圈C的半径为彳，B,(1)在B减为2的过程中，线圈 A和线圈B中的磁通量变化了多少?(2)在

5、磁场转过90°角的过程中，线圈 C中的磁通量变化了多少？转过180角呢?答案(1) AB兀 r2 ，一 12B线圈的磁通量均减少了-2(2)减少了 .Bti r2一 1 _减少了 2B解析(1) AB线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样，、，B 一A =(2- B) 兀 r2 Btt r2 2即A B线圈中的磁通量都减少了Bti r2221 _(2)对线圈 C, 1=Btt r =487：当磁场转过90时，2=0, 故A1=2一1=一 一B兀24当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则中3为负,有 3= 4B7I： r ,故 A 2=3 1 = 一

6、qBttI 技巧点拨-1 .磁通量与线圈匝数无关2 .磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反【例2】 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图6所示，通有恒定电流的长直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置 1平移到位置2,第二次将线框绕cd边翻转到位置2, 设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为A1和A2,则()图6A.A i>A 2B.A 1=4中2C. Ai<A2D.无法确定答案 C解析 设闭合线框在位置 1时穿过闭合线框的磁通量为中1,平移到位置 2时穿过闭合线框的磁通量为 2,导线MW的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置

7、2处要强，故1>2.将闭合线框从位置 1平移到位置2,穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以A1= |2i|=中1-2；将闭合线框从位置 1绕cd边翻转到位置2,穿过闭合线框的磁感线反向，所以A2=|(2)1 =1 十2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C.二、感应电流产生的条件导学探究(1)如图7所示，导体 AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而 导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生.(填“有”或“无”)图7(2)如图8所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或

8、“无”)图8(3)如图9所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电 流通过；若开关 S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关 一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中电流通过.(填“有”或“无”)图9总结：上述三个实验中，什么情况下产生了感应电流？产生感应电流时共同特点是什么？答案有无 （2）有无 （3）有有无实验一中：导体棒切割磁感线运动，引起回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产 生了感应电流.实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，引起线圈中的磁场变化，从而引起了磁通量的变化，产 生了感应电流.实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻

9、器的滑动触头移动时，A线圈中电流变化，从而引起穿过B的磁通量变化，产生了感应电流.三个实验共同特点是： 产生了感应电流时闭合回路的 磁通量发生了变化.知识深化1 .感应电流产生条件的理解不论什么情况，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 .注意区别A与：感应电流的产生与 无关，只取决于 中的变化，即与A有关.A 与中的大小没有必然的联系.【例3】下图中能产生感应电流的是 （）答案 B解析 A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电

10、流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，中恒为零，无感应电流； D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流.总结提升1 .电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可2 .磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零，但是如果在变化仍然可以产生感应电流针对训练 （多选）如图10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（）图ioA.开关S闭合的瞬间B.开关S闭合后，电路中电流稳定时C.开关S闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间答案 ACD达标检测检测评饰达标过关1.（电

11、磁感应现象的发现与认识 ）在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能 观察到感应电流的是（）A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房 间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电 流表的变化 答案 D解析同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电

12、流的条件，故都不正确.C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生， 但未能及时观察，C项错误.在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确.2.（对磁通量的理解）如图11所示，矩形线框 abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成a角，已知sin a=1,回路面积为 S,磁感应强度为 B,则通过线框的磁通量为（）5图11A. BS B. 5BS C. 5BS D. BS答案 B4 _解析 根据磁通量的定义，可得通过线框的磁通量中=8$所a ,代入数据解得 中=石8&所以B选项正确.3.（对磁通量的理解）如图12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（）图12A.a>bB.abC.a =bD.不能比较答案 A解析 条形磁铁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圆环内时，通过圆环的磁感线的俯视