第六讲磁通量电磁感应现象教案

第六讲电磁感应现象（一）知识目标学会磁通量的计算知道产生感应电流的条件判断感应电流的方向重点难点1、楞次定律考点一磁通量知识解释一、磁通量1．概念：穿过某一面积的磁感线条数．2．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS.(2)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积．(3)单位：韦伯(Wb)，1Wb＝1T·m21.对磁通量的理解(1)Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当B与S平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BSsinθ.可理解为Φ＝B(Ssinθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上投影面积的乘积．也可理解为Φ＝(Bsinθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图(1)所示．(2)面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图(2)所示，S应为线圈面积的一半．(3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．(4)合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量．2．磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述，也可以用公式Φ＝BSsinθ(θ为B与S面的夹角)进行定量的计算．在分析磁通量是否发生变化时，两种描述是统一的，不能有矛盾的结果出现．例如：(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如图，当线圈面积由S1变为S2时，磁通量并没有变化．(2)当磁场范围一定时，线圈面积发生变化，磁通量也可能不变，如图所示，在空间有磁感线穿过线圈S，S外没有磁场，如增大S，则Φ不变．3．磁通量改变的方式：(1)线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于B发生变化；(2)线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数；(3)线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或减小；(4)线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子．例题精讲例1如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）A．增大 B．减小C．不变 D．无法确定如何变化例2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与水平面的夹角为30°，图中水平位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置Ⅰ转到竖直位置Ⅱ(如图中虚线位置)则此过程中磁通量的改变量为()A.eq\f(\r(3)－1,2)BSB．BSC.eq\f(\r(3)＋1,2)BSD．2BS考点二产生感应电流的条件知识解释实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。实验：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。记录现象。表1还有哪些情况可以产生感应电流呢？导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动左向后平动没偏转向左平动右向上平动没偏转向前平动没偏转向下平动没偏转结论：（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出实验：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。观察实验结果，得出结论。表2磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈右S极插入线圈左N极停在线圈中没偏转S极停在线圈中没偏转N极从线圈中抽出左S极从线圈中抽出右结论：（3）模拟法拉第的实验实验：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。。观察实验结果，得出结论。表3操作现象开关闭合瞬间指针偏转开关断开瞬间指针偏转开关闭合时，滑动变阻器不动指针不偏转开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片指针偏转结论：分析论证演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）得出结论1．产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．磁通量发生变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做切割磁感线运动运动，即线圈面积S发生变化导致Φ变化．(2)线圈在磁场中转动导致Φ变化．(3)磁感应强度变化(随时间、位置变化)导致Φ变化．如磁体对线圈发生相对运动．3．产生感应电动势的条件(1)无论电路是否闭合，只要穿过电路平面的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．(2)电磁感应现象的实质就是产生感应电动势．如果电路闭合，就有感应电流．如果电路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流．例题精讲例3关于感应电流，下列说法中正确的是（）A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流例4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（）A．保持电流不变，使导线环上下移动B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动考点三判断感应电流的方向知识解释1．右手定则伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向导体的运动方向，其余四指所指的方向，就是感应电流的方向．2．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．2)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤：①明确穿过闭合电路的原磁场方向；②明确穿过闭合电路的磁通量是增是减；③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；④利用安培定则判定感应电流方向．和老师一起填写表格：操作方法填写内容NS插入抽出插入抽出原磁场方向原来磁场的磁通量变化感应磁场的方向原磁场与感应磁场方向的关系感应电流的方向（螺线管上）例题精讲例题1．如图所示，一闭合金属线圈用绝缘细线悬挂，当一条形磁铁从左端向其靠近时，试判断线圈中感应电流的方向。（从左向右看）例2如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d楞次定律中“阻碍”的含义2．楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”含义的推广：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．课堂练习1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零C．磁通密度越大，磁感应强度越大D．磁感应强度在数值上等于1m2的面积上穿过的最大磁通量2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）A．Wb/m2B．N/A·mC．kg/A·s2D．kg/C·m3．根据楞次定律知感应电流的磁场一定是（）A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同4．如图所示，金属框架水平放置，匀强磁场方向与框架平面垂直向下，金属棒框架接触良好并沿框架向右运动，请判断金属棒感应电流方向。5．.某磁场的磁感应线如图所示，有一铜线圈从图中的上方A处落到B处，则在下落的过程中，从上向下看，线圈中的感应电流的方向是：（）A、顺时针B、逆时针C、先顺时针后逆时针D、先逆时针后顺时针6．如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时（但没有插入线圈内部）（）A、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引；B、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥；C、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引；D、线圈中感应电流的方向与能力提高1．(2011上海)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速