高中物理-第1章-第1节-磁生电的探索课件

高中物理-第1章-第1节-磁生电的探索课件第一页，共30页。课标定位学习目标：1.了解电磁感应现象这一划时代发现的曲折历程．2．理解磁通量并学会磁通量变化的计算．3．知道什么是电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件．4．体验由实验“发现”规律的乐趣，养成探究物理规律的良好习惯．重点难点：感应电流产生的条件．第一页第二页，共30页。

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第1节课前自主学案第二页第三页，共30页。课前自主学案一、电磁感应的探索历程1．“电生磁”：1820年，丹麦物理学家_______发现了电流的磁效应．2．“磁生电”：1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．二、科学探究——感应电流产生的条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(图1－1－1)奥斯特法拉第第三页第四页，共30页。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面积______时，电路中有电流产生；包围的面积______时，电路中无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变化图1－1－1不变第四页第五页，共30页。2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(图1－1－2)图1－1－2第五页第六页，共30页。实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场______时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场_____时，线圈中无感应电流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极从线圈中抽出有变化不变第六页第七页，共30页。3．模拟法拉第的实验(图1－1－3)图1－1－3第七页第八页，共30页。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______时，线圈B中有感应电流；磁场_____时，线圈B中无感应电流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变化不变第八页第九页，共30页。思考感悟：闭合回路中有磁场就一定有感应电流吗？提示：不一定．要看磁通量是否发生变化．第九页第十页，共30页。核心要点突破一、正确理解磁通量的变化1．对磁通量的认识(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S.B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)Φ＝B·S⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图1－1－4所示．Φ＝B·Ssinθ.第十页第十一页，共30页。图1－1－4(3)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．第十一页第十二页，共30页。2．磁通量变化的几种形式磁通量的变化一般有四种情形：(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝B·ΔS如图1－1－5甲所示，闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化．(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝ΔB·S如图1－1－5乙所示，由于磁铁插入或拔出线圈，使线圈所处的磁场发生变化，引起磁通量变化．第十二页第十三页，共30页。(3)B变化，S也变化，则ΔΦ＝B2S2－B1S1如图1－1－5丙所示，设回路面积从S1＝8m2变到S2＝18m2，磁感应强度B同时从B1＝0.1T变到B2＝0.8T，则回路中磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1＝13.6Wb.若按ΔΦ＝ΔB·ΔS＝(0.8－0.1)×(18－8)Wb＝7Wb计算就错了．(4)B不变，S不变，θ变化，则ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)如图1－1－5丁所示，闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′转动，B不变，S不变，但B和S的夹角θ发生变化，引起穿过线圈的磁通量变化．第十三页第十四页，共30页。图1－1－5第十四页第十五页，共30页。即时应用

(即时突破，小试牛刀)1.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图1－1－6所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角．将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是(

)图1－1－6A．0

B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθ第十五页第十六页，共30页。解析：选C.开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScosθ.则后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScosθ.则磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScosθ.第十六页第十七页，共30页。二、判断是否产生感应电流的方法1．感应电流产生的条件(1)电路闭合．(2)穿过电路的磁通量发生变化．2．判断的基本方法(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如何也不会产生感应电流.(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角.(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化，若变化则产生感应电流，否则不产生感应电流.第十七页第十八页，共30页。即时应用

(即时突破，小试牛刀)2.(2011年山东潍坊高二质检)如图1－1－7所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果中可能的是(

)图1－1－7第十八页第十九页，共30页。A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针不偏转B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转第十九页第二十页，共30页。解析：选D.回路A中有电源，当S1闭合后，回路中有电流，在回路的周围产生磁场，回路B中有磁通量，在S1闭合或断开的瞬间，回路A中的电流从无到有或从有到无，电流周围的磁场发生变化，从而使穿过回路B的磁通量发生变化，产生感应电动势，此时若S2是闭合的，则回路B中有感应电流，电流计指针偏转，D正确．第二十页第二十一页，共30页。课堂互动讲练类型一磁通量的变化及计算如图1－1－8所示，有一个100匝的线圈，其形状是边长为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．若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形(周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？例1第二十一页第二十二页，共30页。图1－1－8【精讲精析】线圈形状为正方形时的面积：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.形状为圆形时，其半径r＝4L/(2π)＝2L/π.面积大小S2＝π(2L/π)2＝4/(25π)m2.第二十二页第二十三页，共30页。穿过线圈的磁通量：Φ2＝BS2＝0.50×4/(25π)Wb≈2.55×10－2Wb.所以，磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb＝5.5×10－3Wb.【答案】

5.5×10－3Wb第二十三页第二十四页，共30页。【规律总结】磁通量Φ＝BS的计算有几点要注意：(1)S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积；(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n.第二十四页第二十五页，共30页。类型二产生感应电流条件的应用例2

(2011年武汉模拟)如图1－1－9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(

)图1－1－9第二十五页第二十六页，共30页。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°)【思路点拨】

根据磁场的分布情况，分析各项中是否有磁通量的变化．第二十六页第二十七页，共30页。【自主解答】当线框向左拉出磁场时，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故A可行．以ab边为轴转动(小于90°)线框的磁通量减小也有感应电流产生，故B可行．当以ad边为轴转动(小于60°)，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故C可行．当以bc边为轴转动(小于60°)，线框的磁通量有效面积不变，故磁通量不变，无感应电流产生，