2022版高中物理第四章1划时代的发现课件新人教版选修3_2

1、第四章电磁感应第四章电磁感应1 1划时代的发现划时代的发现2 2探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件 学习目标学习目标 1.1.了解电磁感应现象的发现过程及相关的物理学史了解电磁感应现象的发现过程及相关的物理学史, ,体会人类探究自然规体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神律的科学态度和科学精神. .2.2.通过实验通过实验, ,探究和理解感应电流的产生条件探究和理解感应电流的产生条件. .3.3.掌握磁通量的概念及其计算掌握磁通量的概念及其计算, ,能正确分析磁通量的变化情况能正确分析磁通量的变化情况. .4.4.能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生能够运用感应电流的产

2、生条件判断是否有感应电流产生. .课前预习课前预习 掌握新知掌握新知知识梳理知识梳理一、划时代的发现一、划时代的发现1.“1.“电生磁的发现电生磁的发现18201820年年, ,丹麦物理学家丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动发现载流导体能使小磁针转动, ,这种作用这种作用称为电流的称为电流的 , ,提醒了电现象与提醒了电现象与 现象之间存在密切联系现象之间存在密切联系. .奥斯特奥斯特磁效应磁效应2.“2.“磁生电的发现磁生电的发现18311831年年, ,英国物理学家英国物理学家 发现了电磁感应现象发现了电磁感应现象. .法拉第法拉第磁磁3.3.法拉第的概括法拉第的概括变化变化和运动和

3、运动电流电流磁场磁场运动运动运动运动导体导体4.4.电磁感应电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应, ,产生的电流叫产生的电流叫 . .二、磁通量及其变化二、磁通量及其变化1.1.磁通量磁通量(1)(1)公式公式:=BS.:=BS.感应电流感应电流(2)(2)适用条件适用条件: : ; ;S S是是 磁场的有效面积磁场的有效面积. .匀强磁场匀强磁场垂直垂直(3)(3)单位单位: :韦伯韦伯,1 Wb=1 .,1 Wb=1 .(1)(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的 的条数的条数. .(2)(

4、2)当一个平面跟磁场方向垂直时当一个平面跟磁场方向垂直时, ,磁通量磁通量 , ,当它跟磁场方向平当它跟磁场方向平行时行时, ,磁通量为磁通量为 . .(1)(1)当当B B与与S S垂直时垂直时,S,S不变不变,B,B改变改变, ,那么那么= .= .如下图如下图. .磁感线磁感线最大最大0 0BSBSTmTm2 2(2)(2)当当B B与与S S垂直时垂直时,S,S改变改变,B,B不变不变, ,那么那么= .= .如下图如下图. .BSBS(3)(3)磁感应强度磁感应强度B B和面积和面积S S都不变都不变, ,它们之间的夹角发生变化它们之间的夹角发生变化, ,那么那么=2-1.=2-1.

5、如下图如下图. .操作操作有无电流有无电流分析论证分析论证导体棒静止导体棒静止 .(1)(1)闭合电路包围的磁闭合电路包围的磁场的面积场的面积 时时, ,电电路中有电流产生路中有电流产生; ;(2)(2)包围的磁场的面积包围的磁场的面积 时时, ,电路中无电电路中无电流产生流产生导体棒平行导体棒平行磁感线运动磁感线运动 .导体棒切割导体棒切割磁感线运动磁感线运动 .三、探究感应电流产生的条件三、探究感应电流产生的条件1.1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流探究导体棒在磁场中运动是否产生电流无无无无有有变化变化不变不变2.2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流探究磁铁在通电螺线管中运动是否

6、产生电流操作操作有无有无电流电流分析论证分析论证N N极插入线圈极插入线圈 .( 1 )( 1 ) 线 圈 中 的 磁 场线 圈 中 的 磁 场 时时, ,线圈中有线圈中有感应电流感应电流; ;( 2 )( 2 ) 线 圈 中 的 磁 场线 圈 中 的 磁 场 时时, ,线圈中无感线圈中无感应电流应电流N N极停在线圈中极停在线圈中 .N N极从线圈中抽出极从线圈中抽出 .S S极插入线圈极插入线圈 .S S极停在线圈中极停在线圈中 .S S极从线圈中抽出极从线圈中抽出 .有有无无有有有有无无有有变化变化不变不变操作操作线圈线圈B B中中有无电流有无电流分析论证分析论证开关闭合瞬间开关闭合瞬间

7、 .(1)(1)线圈线圈B B中磁场中磁场 时时, ,线圈线圈B B中有感应电流中有感应电流; ;(2)(2)磁场磁场 时时, ,线圈线圈B B中无感应电中无感应电流流开关断开瞬间开关断开瞬间 .开关闭合开关闭合, ,滑动变滑动变阻器滑片不动阻器滑片不动 .开关闭合开关闭合, ,迅速迅速移动滑动变移动滑动变阻器的滑片阻器的滑片 .有有有有无无有有变化变化不变不变4.4.产生感应电流的条件产生感应电流的条件(1)(1)电路电路 . .(2)(2)磁通量发生磁通量发生 . .闭合闭合变化变化科学思维科学思维1.1.思考判断思考判断(1)(1)奥斯特发现了电流的磁效应奥斯特发现了电流的磁效应; ;法

8、拉第发现了电磁感应现象法拉第发现了电磁感应现象.(.( ) )(2)(2)磁通量计算公式磁通量计算公式=BS,=BS,可计算任何磁场的磁通量可计算任何磁场的磁通量.(.( ) )(3)(3)同一匀强磁场中两个面积不同的线圈同一匀强磁场中两个面积不同的线圈, ,磁通量可能一样磁通量可能一样.(.( ) )(4)(4)闭合导体回路中磁通量很大会产生感应电流闭合导体回路中磁通量很大会产生感应电流, ,磁通量是零不会产生感磁通量是零不会产生感应电流应电流.(.( ) )(5)(5)只要闭合导体内有磁通量只要闭合导体内有磁通量, ,就一定有感应电流产生就一定有感应电流产生.(.( ) )(6)(6)即便

9、闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动即便闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动, ,回路中也不一定有感回路中也不一定有感应电流应电流.(.( ) )(1)(1)在磁生电的研究中在磁生电的研究中, ,法拉第领悟到了什么才取得了巨大的成功法拉第领悟到了什么才取得了巨大的成功? ?答案答案: :法拉第在实验中领悟到了法拉第在实验中领悟到了: :在变化、运动中才有在变化、运动中才有“磁生电磁生电, ,实际上实际上遵循了能量转化与守恒定律遵循了能量转化与守恒定律. .(2)(2)引起闭合电路中的磁通量变化的因素有哪些引起闭合电路中的磁通量变化的因素有哪些? ?答案答案: :引起磁通量变化的原因有引起磁通量

10、变化的原因有: :磁感应强度磁感应强度B B发生变化发生变化; ;闭合电路的闭合电路的面积发生变化面积发生变化; ;磁感应强度磁感应强度B B和线圈平面的夹角和线圈平面的夹角发生变化发生变化. .(3)(3)如下图如下图, ,把一条大约把一条大约10 m10 m长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上线柱上, ,形成闭合导体回路形成闭合导体回路. .两个同学迅速摇动这条导线两个同学迅速摇动这条导线, ,可以发电吗可以发电吗? ?你你认为两个同学沿哪个方向站立时认为两个同学沿哪个方向站立时, ,发电的可能性比较大发电的可能性比较大? ?答案答案: :可以

11、发电可以发电. .由于地磁场是南北方向的由于地磁场是南北方向的, ,两个同学沿东西方向站立两个同学沿东西方向站立, ,摇摇动这条导线动这条导线, ,穿过回路的磁通量发生变化就有感应电流产生穿过回路的磁通量发生变化就有感应电流产生. .课堂探究课堂探究 突破要点突破要点要点一磁通量和磁通量的变化要点一磁通量和磁通量的变化 探究导学探究导学 如下图如下图, ,闭合导线框的面积为闭合导线框的面积为S,S,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B.B.(1)(1)求出求出BS(BS(图示位置图示位置) )时穿过闭合导线框平面的磁通量时穿过闭合导线框平面的磁通量. .(2)(2)求出求出BS(BS

12、(线框绕线框绕OOOO转转9090) )时时, ,穿过闭合导线框平面的磁通量穿过闭合导线框平面的磁通量. .(3)(3)由图示位置绕由图示位置绕OOOO转过转过9090的过程中的过程中, ,穿过闭合导线框的磁通量减少穿过闭合导线框的磁通量减少了多少了多少? ?答案答案: :(1)BS(1)BS(2)0(2)0(3)BS(3)BS 要点归纳要点归纳 1.1.对磁通量的理解对磁通量的理解(1)(1)磁通量是标量磁通量是标量, ,但是有正负但是有正负. .磁通量的正负不代表大小磁通量的正负不代表大小, ,只表示磁感线只表示磁感线是怎样穿过平面的是怎样穿过平面的, ,设定以磁感线向里穿过某面的磁通量为

13、正设定以磁感线向里穿过某面的磁通量为正, ,那么磁感那么磁感线向外穿过这个面的磁通量为负线向外穿过这个面的磁通量为负. .(2)(2)由由=BS=BS可知可知, ,磁通量的大小与线圈的匝数无关磁通量的大小与线圈的匝数无关. .(3)(3)双向磁场的磁通量双向磁场的磁通量. .假设穿过某一面的磁感线既有穿出假设穿过某一面的磁感线既有穿出, ,又有穿进又有穿进, ,那那么穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数么穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数. .如下图如下图, ,套在条形磁铁外部的线圈套在条形磁铁外部的线圈A A和和B B所所在的平面内在的平面内, ,既有向上的磁感线既有向上的磁感线, ,又有向下

14、的又有向下的磁感线磁感线, ,净条数应该是二者之差净条数应该是二者之差, ,所以所以AB.Av21v21v21=v21=v2D.D.无法确定无法确定ABAB解析解析: :只要金属棒只要金属棒ab,cdab,cd的运动速度不相等的运动速度不相等, ,穿过井字形回路的磁通穿过井字形回路的磁通量就发生变化量就发生变化, ,闭合回路中就会产生感应电流闭合回路中就会产生感应电流. .应选项应选项A,BA,B正确正确. . 针对训练针对训练2-1 (20212-1 (2021湖北宜昌月考湖北宜昌月考) )在如下图的条件下在如下图的条件下, ,闭合矩形线闭合矩形线圈中能产生感应电流的是圈中能产生感应电流的是

15、. . 解析解析: :图图A,B,C,DA,B,C,D中中, ,穿过线圈的磁通量为零或不变穿过线圈的磁通量为零或不变, ,不会产生感应不会产生感应电流电流;E;E中穿过线圈的磁通量变化中穿过线圈的磁通量变化, ,会产生感应电流会产生感应电流. .答案答案: :E E随堂演练随堂演练 检测效果检测效果1.(20211.(2021河北唐山月考河北唐山月考) )首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是分别是( ( ) )A.A.安培和法拉第安培和法拉第 B. B.法拉第和楞次法拉第和楞次C.C.奥斯特和安培奥斯特和安培 D.D.奥斯特和法拉第奥斯特和法拉

16、第D D解析解析: :18201820年年, ,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应;1831;1831年年, ,英国英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象物理学家法拉第发现了电磁感应现象, ,选项选项D D正确正确. .2.(20212.(2021山东滨州月考山东滨州月考) )以下关于磁通量的说法中以下关于磁通量的说法中, ,正确的选项是正确的选项是( ( ) )A.A.磁通量不仅有大小还有方向磁通量不仅有大小还有方向, ,所以是矢量所以是矢量B.B.在匀强磁场中在匀强磁场中,A,A线圈的面积比线圈的面积比B B线圈的面积大线圈的面积大, ,那么穿过那么穿过

17、A A线圈的磁通量线圈的磁通量一定比穿过一定比穿过B B线圈的大线圈的大C.C.磁通量大磁通量大, ,磁感应强度不一定大磁感应强度不一定大D.D.把某线圈放在磁场中的把某线圈放在磁场中的M,NM,N两点两点, ,假设放在假设放在M M处的磁通量比放在处的磁通量比放在N N处的大处的大, ,那么那么M M处的磁感应强度一定比处的磁感应强度一定比N N处大处大C C解析解析: :磁通量是标量磁通量是标量, ,正负号表示磁场正向穿过还是反向穿过正负号表示磁场正向穿过还是反向穿过, ,不表示不表示方向方向, ,故故A A错误错误; ;由由=BS=BScos cos 可知磁通量的大小与线圈的面积有关可知

18、磁通量的大小与线圈的面积有关, ,但也和磁感应强度方向与线圈平面的夹角但也和磁感应强度方向与线圈平面的夹角有关有关, ,故故B B错误错误; ;磁感应强磁感应强度的大小取决于磁场的性质度的大小取决于磁场的性质, ,与线圈的磁通量无关与线圈的磁通量无关, ,故故C C正确正确,D,D错误错误. .3.(20213.(2021北京师大附中期中北京师大附中期中)()(多项选择多项选择) )关于产生感应电流的条件关于产生感应电流的条件, ,以以下说法正确的选项是下说法正确的选项是( ( ) )A.A.闭合回路中一局部导体做切割磁感线运动可以在回路中产生感应电流闭合回路中一局部导体做切割磁感线运动可以在回路中产生感应电流B.B.穿过闭合回路的磁通量发生变化穿过闭合回路的磁通量发生变化, ,可以在回路中产生感应电流可以在回路中产生感应电流C.C.整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动, ,可以产可以产生感应电流生感应电