划时代的发现公开课

第四章电磁感应

第1节划时代的发现第2节探究感应电流的产生条件

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知识解惑栏目链接追悔莫及的亨利美国物理学家亨利是奥尔巴尼学院的教授，由于教学任务繁重，也没有专门的实验室，他主要利用假期在学院的大厅里进行电学实验工作．1829年8月的暑假，亨利在考察绕有不同长度导线的电磁铁所产生磁力的大小时，意外地发现，当通电导线中的电流被突然切断时，会产生强烈的电火花．当时亨利无法给出解释，这一重要发现被搁置下来了．

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知识解惑栏目链接1830年8月的暑假，亨利继续上次的实验．他发现当电磁铁导线中突然通入强电流时，电流计的指针向一个方向偏转；当电磁铁导线中的电流突然消失时，电流计的指针反向偏转；当电磁铁导线中电流保持稳定时，电流计的指针不偏转．亨利对这一现象感到很奇怪，但暑假结束了，他只得停止实验．到了1832年6月，亨利在杂志上看到了法拉第在1831年所做的电磁感应实验的简讯，立即痛苦地意识到法拉第的发现与自己两年前的发现相类似．

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知识解惑栏目链接他马上用自己的旧仪器进一步完善了过去的实验，并把自己前前后后做的实验做了一个总结，写成一篇论文．即使这样，在电磁感应现象的发现上，亨利只能屈居第二了．

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知识解惑栏目链接1．发现“电生磁”的科学家是________，发现“磁生电”的科学家是________．2．法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的________、变化的________、运动的________、运动的________、在磁场中________的导体．他把这些现象命名为________．产生的电流叫做________．3．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的______发生变化，闭合电路中就有感应电流．奥斯特法拉第电流磁场恒定电流磁铁运动电磁感应感应电流磁通量

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知识解惑栏目链接电流的磁效应1．产生感应电流的条件．法拉第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．注意：“磁生电”是一种在运动变化过程中才出现的效应．感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．

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知识解惑栏目链接以上表述是充分必要条件．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．当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生．这个表述是充分条件，不是必要的．在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便．

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知识解惑栏目链接2．感应电动势产生的条件．感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化．这里不要求闭合．无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生．这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的．但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流．

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知识解惑栏目链接例1如下图所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________.

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知识解惑栏目链接解析：线圈平面abcd与磁感应强度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS计算，处理时可以用不同的方法：方法一：把S投影到与B垂直的方向即水平方向，如图中a′b′cd，S⊥＝Scosθ，故Φ＝BS⊥＝BScosθ.方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcosθ，故Φ＝B⊥S＝BScosθ.答案：BScosθ

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知识解惑栏目链接变式迁移1．如下图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50T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？

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知识解惑栏目链接变式迁移解析：线圈横截面为正方形时的面积S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2.穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb.截面形状为圆形时，其半径r＝＝.截面积大小S2＝π2＝m2.穿过线圈的磁通量Φ2＝BS2＝0.50×Wb≈2.55×10－2Wb.所以，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb＝5.5×10－3Wb.答案：5.5×10－3Wb

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知识解惑栏目链接例2如下图所示，正方形线圈在通电长直导线的磁场中运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向外做平动，E向上平动(E线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流．

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知识解惑栏目链接解析：在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱．A向右平动．穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有产生感应电流．B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流．C绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化，必产生感应电动势和感应电流．

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知识解惑栏目链接D离开纸面向外，线圈中磁通量减少，故情况同B、C.E向上平移，穿过线圈的磁通量增加，故产生感应电动势，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流．答案：B、C、D中产生感应电流，A、E中不产生感应电流．

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知识解惑栏目链接变式迁移2．金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()

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