电磁感应发现感应电流产生条件

1、第一章电磁感应第一节电磁感应的发现第二节感应电流产生的条件南溪一中 王聪1 1、了解电磁的相关物理学史及电磁感应现象的、了解电磁的相关物理学史及电磁感应现象的 发现过程，知道电磁感应现象和感应电流发现过程，知道电磁感应现象和感应电流2 2、明确感应电流产生条件的实验探究过程，掌、明确感应电流产生条件的实验探究过程，掌 握握产生感应电流的条件产生感应电流的条件3 3、理解磁通量的概念，掌握其计算方法，会分、理解磁通量的概念，掌握其计算方法，会分 析析判断通过电路的磁通量的变化判断通过电路的磁通量的变化情况情况学习目标南溪一中1 118311831年，英国物理学家年，英国物理学家_发现了电磁感发现

2、了电磁感应现象，并将应现象，并将“磁生电磁生电”的现象分为五类：的现象分为五类：(1)(1)变变化中的化中的_；(2)(2)变化中的变化中的_；(3)(3)运动中运动中的的_；(4)(4)运动中的运动中的_；(5)(5)运运动中的动中的_2 2由电磁感应现象产生的电流叫由电磁感应现象产生的电流叫_18201820年，年，_发现了电流的磁效应发现了电流的磁效应根据对称性，很多物理学家做了不少根据对称性，很多物理学家做了不少“磁生电磁生电”的实验都以失败告终的实验都以失败告终.1821.1821年年，法拉第全身投入，法拉第全身投入“磁生电磁生电”的研究中的研究中奥斯特一、奥斯特实验的启迪一、奥斯特

3、实验的启迪南溪一中二、电磁感应现象的发现二、电磁感应现象的发现法拉第电流磁场恒定电流磁铁导线感应电流法拉第时代，还没有电流表，在法拉第时代，还没有电流表，在“磁生磁生电电”的实验研究中，法拉第是怎样检测的实验研究中，法拉第是怎样检测电流的呢？电流的呢？利用电流的磁效应，在南北方向的导线下放一可利用电流的磁效应，在南北方向的导线下放一可旋转的小磁针当导线中有电流时，小磁针就发旋转的小磁针当导线中有电流时，小磁针就发生转动，当导线中无电流时，小磁针就指南北极生转动，当导线中无电流时，小磁针就指南北极思考思考南溪一中1 1法拉第在发现感应电流之后，通过大量法拉第在发现感应电流之后，通过大量的实验，又

4、归纳总结出电磁感应的规律，的实验，又归纳总结出电磁感应的规律，并发明了人类历史上第一台感应发电机并发明了人类历史上第一台感应发电机2 2电磁感应的发现不仅对物理学和现代技电磁感应的发现不仅对物理学和现代技术的发展作出了划时代的贡献，而且对整术的发展作出了划时代的贡献，而且对整个现代文明的发展有着深刻的影响；电磁个现代文明的发展有着深刻的影响；电磁感应的发现使人们发明了发电机、变压器感应的发现使人们发明了发电机、变压器、感应电动机等，、感应电动机等，_在此基础上建立了电磁场理论在此基础上建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，并预言了电磁波的存在麦克斯韦三、电磁感应规律的发现三、电磁感应规律的发

5、现 及其对社会发展的意义及其对社会发展的意义南溪一中探究探究1 1：导体在磁场中做切割磁感线的运动：导体在磁场中做切割磁感线的运动如图，将导轨、可移动导体如图，将导轨、可移动导体ab放置在磁场中，并和电流放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，把实验现计组成闭合回路，把实验现象记录在下表中象记录在下表中. .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_导体棒左右运动导体棒左右运动_导体棒上下运动导体棒上下运动_无无有有无无四、探究感应电流的产生条件四、探究感应电流的产生条件南溪一中探究探究2 2：通过闭合回路的磁场发生变化：通过闭合回路的磁场发生变化如图所示

6、，螺线管如图所示，螺线管B套在螺线管套在螺线管A A外边，螺线管外边，螺线管A A经经过滑动变阻器和开关与电池相连构成直流电路；过滑动变阻器和开关与电池相连构成直流电路；螺线管螺线管B B接电流计构成闭合电流将实验现象填入接电流计构成闭合电流将实验现象填入下表中下表中南溪一中 观察观察操作操作电流计指针的摆动情况电流计指针的摆动情况螺线管螺线管B匝数少匝数少螺线管螺线管B匝数多匝数多螺线管螺线管AB相互垂直相互垂直开关接通开关接通瞬间瞬间_摆摆动动_摆摆动动_摆动摆动电流稳定电流稳定 _摆动摆动 _摆动摆动 _摆动摆动开关断开开关断开瞬间瞬间_摆摆动动_摆摆动动_摆动摆动滑动片快滑动片快速推动

7、速推动_摆摆动动_摆摆动动_摆动摆动滑动片缓滑动片缓慢推动慢推动_摆摆动动_摆摆动动_摆动摆动轻微轻微较大较大不不不不不不不不轻微轻微较大较大不不较大较大最大最大不不轻微轻微较大较大不不探究探究2 2：通过闭合回路的磁场发生变化：通过闭合回路的磁场发生变化 南溪一中1对磁通量的认识对磁通量的认识(1)B与与S垂直时垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)：BS.B指匀强磁指匀强磁场的磁感应强度，场的磁感应强度，S为线圈的面积为线圈的面积(2)B与与S不垂直时不垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)BS.S为线圈在垂直磁为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用场方向上的有效面积，在应用时可将时可将S分解到与分解到

8、与B垂直的方向垂直的方向上，如图所示上，如图所示BSsin.穿过穿过_电路的磁通量电路的磁通量_时时，这个闭合电路中就有感应电流产生，这个闭合电路中就有感应电流产生闭合发生变化五、产生感应电流的条件五、产生感应电流的条件南溪一中正确理解磁通量的变化正确理解磁通量的变化2磁通量变化的几种形式磁通量变化的几种形式磁通量的变化一般有四种情形：磁通量的变化一般有四种情形：(1)B不变，不变，S变化，则变化，则BS(2)B变化，变化，S不变，则不变，则BS(3)B变化，变化，S也变化，则也变化，则B2S2B1S1(4)B不变，不变，S不变，不变，变化，变化，则则BS(sin 2sin 1)(3)(3)某

9、面积内有相反方向的磁场时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，求个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和其代数和特别提醒：特别提醒：1 1、磁通量是、磁通量是标量标量，若规定穿入线圈正面的，若规定穿入线圈正面的方向为正，则从线圈背面方向穿入时磁通量方向为正，则从线圈背面方向穿入时磁通量为负值；为负值；2 2、在线圈翻转、在线圈翻转180180时，磁通量变化的大小时，磁通量变化的大小应等于其绝对值之和，而不是绝对值之差；应等于其绝对值之和，而不是绝对值之差；3 3、磁通量的正

10、、负不表示方向，是为了计、磁通量的正、负不表示方向，是为了计算磁通量变化而引入的算磁通量变化而引入的1如图所示，如图所示，a、b、c三个圆环水平套在三个圆环水平套在条形磁铁外面，其中条形磁铁外面，其中a和和b两环大小相同，两环大小相同，c环最大，环最大，a环位于环位于N极处，极处，b和和c两环位于条两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是小是()南溪一中课堂练习：CAc环最大，环最大，a与与b环相同环相同B三个环相同三个环相同Cb环比环比c环大环大Da环一定比环一定比c环大环大解析：选解析：选C.条形磁铁磁场的磁感线分布特点是：条形磁铁磁场的磁感线

11、分布特点是：两端密，中间疏；两端密，中间疏；磁铁内、外磁感线条数相磁铁内、外磁感线条数相等等a、b、c三个环中磁铁内磁场方向都向上，而三个环中磁铁内磁场方向都向上，而磁铁外部磁场不同，应选磁铁外部磁场不同，应选C，而，而a、c两环磁通量大两环磁通量大小关系不确定小关系不确定感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时：磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时：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感应电流有无的判断感应电流有无的判断穿过闭合电路的

12、磁通量发生变化，大致有以下几穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：种情况：(1)磁感应强度磁感应强度B不变，线圈有效面积不变，线圈有效面积S发生变化，发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时(2)线圈有效面积线圈有效面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B发生变化，发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化(3)磁感应强度磁感应强度B和回路有效面积和回路有效面积S同时发生变化，同时发生变化，此时可由此时可由t0计算并判

13、断磁通量是否变化计算并判断磁通量是否变化(4)线圈有效面积线圈有效面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B也不变，但也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时动时特别提醒：特别提醒：导体切割磁感线不是在导体中产生感应电流的充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导体回路的要条件，归根结底还得要看穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化磁通量是否发生变化2如图所示，能产生感应电流的是如图所示，能产生感应电流的是( )南溪一中课堂练习：A磁铁向下运动磁铁向下运动B磁铁停在线圈中不动磁铁停在线圈中不动C磁铁向上运

14、动磁铁向上运动D只要有磁铁就一定有电流只要有磁铁就一定有电流解析：选解析：选AC.磁铁向上或向下运动时，磁铁向上或向下运动时，线圈中的磁感应强度变化，穿过线圈线圈中的磁感应强度变化，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，的磁通量变化，线圈中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中不动时，正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误错误AC3、如图所示，有一个、如图所示，有一个100匝的线圈，其匝的线圈，其形状是边长为形状是边长为L0.20 m的正方形，放在的正方形，放在磁感应强度为磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，的匀强磁

15、场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈的线圈平面与磁场垂直若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形形状由正方形改变成圆形(周长不变周长不变)，在，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？少？南溪一中课堂练习：【答案】【答案】5.5103 Wb【精讲精析】线圈形状为正方形时的面【精讲精析】线圈形状为正方形时的面积：积：S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿过线圈的磁通量：穿过线圈的磁通量：1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb.形状为圆形时，其半径形状为圆形时，其半径r4L/(2)2L/.面积大小面积大小S2(2L/)24/(25) m2.穿

16、过线圈的磁通量：穿过线圈的磁通量：2BS20.504/(25)Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的变化量：所以，磁通量的变化量：21(2.552.0)102Wb5.5103 Wb.【方法总结】磁通量【方法总结】磁通量BS的计算有几的计算有几点要注意：点要注意：(1)S是指闭合回路线圈在是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上垂直于磁场方向上的有效面积的有效面积；(2)磁通量磁通量与线圈的匝数无关与线圈的匝数无关，也就是磁通，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量量的变化量21也不受线圈匝数的也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求影响所以，直接用公

17、式求 、时，不时，不必去考虑线圈匝数必去考虑线圈匝数n.4、如图，通有恒定电流的导线、如图，通有恒定电流的导线MN与闭合与闭合金属线框共面，第一次将金属线框由金属线框共面，第一次将金属线框由平平移到移到，第二次将金属线框绕，第二次将金属线框绕cd边翻转到边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为分别为1和和2，则，则()南溪一中课堂练习：A12B12C12 D不能判断不能判断C解析：选解析：选C.设线框在位置设线框在位置时的磁通量为时的磁通量为1，在位置，在位置时的磁通量为时的磁通量为，直线电流，直线电流产生的磁场在产生的磁场在处比在处比在处要强，处要强

18、，.将线框从将线框从平移到平移到，磁感线是从线框的，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以同一面穿过的，所以1|；将线框从；将线框从绕绕cd边转到边转到，磁感线，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以分别是从线框的正反两面穿过的，所以2|()|(以原来穿过的以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负为正，则后来从另一面穿过的为负)故正故正确选项为确选项为C.5、如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场、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，下列场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是办法中不可行的是()南溪一中课堂练习：A将线框向左拉出磁场将线框向左拉出磁场B以以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90)C以以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)D以以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60)D6、如图所示，、如图所示，L为一根无限长的通电直导为一根无限长的通电直导线，线，M为一金属环，为一金属环，L通过通