电磁感应现象的发现2感应电流产生的条件说课讲解

1电磁感应现象的发现2感应电流产生的条件1．了解电磁感应现象的发现过程，知道电和磁的联系．2．通过实验探究归纳感应电流的产生条件．(重点)3．能运用感应电流的产生条件判断回路中是否有感应电流产生．(重点＋难点)4．体会科学家对待科学的严谨态度和非凡意志力.奥斯特

电和磁

结论：组成闭合回路的一段导体AB切割磁感线时，会产生感应电流．实验操作实验现象(有无电流)导体棒静止导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动无无有结论：线圈中的磁场变化时，有感应电流；线圈中的磁场不变时，无感应电流．实验操作实验现象(有无电流)N极插入线圈N极停在线圈中N极从线圈中抽出S极插入线圈S极停在线圈中S极从线圈中抽出有无有有无有结论：线圈A产生的磁场变化时，线圈B中磁场变化，有感应电流产生；线圈A产生的磁场不变时，线圈B中磁场不变，无感应电流．实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合开关断开开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有有无有2．归纳结论只要穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就有感应电流产生.一、对磁通量及其变化情况的分析1．对磁通量的理解(1)Φ＝BS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S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ.可理解为Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积．也可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图1－1、2－4(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有效面积．如图1－1、2－4(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．2．磁通量发生变化的几种情况一般有以下几种：①磁感应强度B不变，闭合电路包围的面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时；②闭合电路包围的面积S不变，磁感应强度B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由通电螺线管产生而螺线管中的电流是变化的；③磁感应强度B和闭合电路包围的面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0计算并判断磁通量是否变化；④闭合电路包围的面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时．2．几种常见电磁感应现象中的磁通量变化的原因(1)条形磁铁在线圈中运动，如图1－1、2－5所示，B变化引起Φ变化，产生感应电流．(2)闭合电路部分导体做切割磁感线运动，如图1－1、2－6所示，S变化引起Φ变化，产生感应电流．(3)矩形线圈在磁场中绕垂直磁场的轴转动，如图1－1、2－7所示，θ变化，引起Φ变化，产生感应电流．【典例1】有一个垂直纸面向里的匀强磁场，如图1－1、2－8所示，磁感应强度B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm.现在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝．问：(1)在磁感应强度B减为0.4T的过程中，线圈A和B中磁通量改变多少？(2)当磁场转过30°角的过程中，线圈C中磁通量改变多少？答案(1)1.256×10－4Wb

1.256×10－4Wb(2)8.4×10－6Wb借题发挥磁通量是指穿过某一面积的磁感线的条数，与线圈匝数无关．若线圈所围面积大于磁场面积，则以磁场区域面积为准．本题中B线圈与A线圈中的磁通量始终一样，故它们的改变量也一样．【变式1】面积为S的矩形线框abcd处在磁感应强度为B的均强磁场中，磁场方向与线框面成θ角，如图1－1、2－9所示，当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量的变化量ΔΦ＝________.解析开始时与线框面积成θ角，磁通量为Φ1＝BSsinθ；线框面按题意方向转动时，磁通量减少，当转90°时，磁通量变为“负”值，则Φ2＝－BScosθ.可见，磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－BScosθ－BSsinθ|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案BS(cosθ＋sinθ)解析将S闭合的瞬间，与线圈A组成的闭合电路中有电流通过，线圈A产生的磁场要穿过线圈B.线圈A是环形电流，其磁场不仅穿过线圈所包围的面积，方向向外，也穿过线圈外的广大面积，方向向里．线圈A包围的面积内磁通密度大，外围面积上的磁通密度小，对线圈B与A重合的一半面积内，向外的磁通量大于另一半面积内向里的磁通量，因此线圈B所包围的总磁通量不为零，而是方向向外；也就是说在开关S闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，所以有感应电流产生．答案见解析借题发挥判断有无感应电流的方法分析是否产生感应电流，关键就是要分析穿过闭合电路的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的．所以在做这类题时应注意：(1)熟记条形磁铁和蹄形磁铁内、外磁感线分布的立体形状是解决问题的基础．(2)学会找特殊位置分析其变化．利用磁感线判断磁通量的变化：线圈所包围的磁感线穿过线圈平面的方向相同时，条数增加，磁通量增加；若穿过线圈平面的磁感线方向相反，某一个方向是多数磁感线条数增加，则磁通量增加；某一个方向是少数的磁感线条数增加，则磁通量减少，总之，要用穿过线圈的磁感线的净条数的增、减判断磁通量的变化，要用某一方向是多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向．【变式2】如图1－1、2－11所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是(

)．A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线圈移动后，线框仍与磁感线平行．磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流．C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确．答案C开拓视野利用地磁场发电1994年，美国科学家在“亚特兰蒂斯”号航天飞机上进行过一项利用金属缆绳发电的实验．航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处自东向西以6.51×103m/s的速度飞行时，从飞机上对准地心发射一根长20km的金属缆绳，结果悬绳上产生了大约3A的感应电流．【典例3】如图1－1、2－12所示，把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路．两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由．你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？试一试．解析我们知道，闭合电路的部分导体切割磁感线时，闭合电路中有感应电流产生，摇绳发电的实质是，闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，故绳运动方向与地磁场平行时无感应电流，而运动方向与地磁场垂直时，产生的感应电流最大，地磁场是南北方向的，故摇绳的两位同学沿东西方向站立时，发电的可能性最大．答案见解析解析当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此，根据总磁通量的计算，应该是：Φa>Φb>Φc.答案B答案0.1Wb

1.0Wb解析如果导线cd中无电流产生，则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就说明通过导线ab段的电流没有发生变化．显然，开关S闭合或断开的瞬间，开关S闭合、滑动触头向左滑的过程或开关S闭合、滑动触头向右滑的过程，都是使通过导线ab段的电流发生变化的过程，都能在cd导线中产生感应电流．故正确