4.1 2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件(人教高中选修3-2)
文档属性
| 名称 | 4.1 2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件(人教高中选修3-2) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 738.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-10-25 16:48:48 | ||
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文档简介
课件42张PPT。第四章第1、2节 新知预习
·巧设计 读教材·填要点 课下作业 综合提升 随堂检测 归纳小结 试身手·夯基础名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关 要点一 要点二1．知道与电流磁效应和电磁感应现象相关
的物理学史，体会人类探究自然规律的
科学态度和科学精神。
2．通过实验，探究和理解产生感应电流的
条件。
3．能够运用感应电流的产生条件判断是否
有感应电流产生。
［读教材·填要点］ 1．奥斯特梦圆“电生磁”
电流的磁效应显示了载流导体对 的作用力，揭示了 与 之间存在的某种联系。在奥斯特实验中，通电导线必须 放置，导线下面的小磁针才发生偏转。磁针电现象磁现象南北方向2．法拉第心系“磁生电”
(1)“磁生电”的发现：
1831年，英国物理学家法拉第发现了 现象。
(2)法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：
①变化的电流；
②变化的磁场；
③运动的恒定电流；
④运动的磁场；
⑤在磁场中运动的导体。电磁感应 (3)电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了 作为一门统一学科的诞生。
3．探究感应电流的产生条件
(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图4－1－1所示)：
图4－1－1电磁学变化不变 (2)探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图
4－1－2所示)：
图4－1－2变化不变(3)模仿法拉第的实验(如图4－1－3所示)：
图4－1－3变化不变 (4)归纳结论：
只要穿过 导体回路的 发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。闭合磁通量［试身手·夯基础］1.发电的基本原理之一是电磁感应。发现电磁感应现
象的科学家是 ( )
A.安培 B．奥斯特
C．法拉第 D．麦克斯韦
答案：C2.某学生做观察电磁感应现象的实验，
将电流表、线圈A和B、蓄电池、开
关用导线连接成如图4－1－4所示的
实验电路，当它接通、断开开关时， 图4－1－4
电流表的指针都没有偏转，其原因是 ( )A．线圈A和B之间是绝缘的，B线圈所在回路中没有电源，
所以B中不可能产生电流
B．线圈B中没有磁场
C．通过线圈A的电流是恒定的，穿过线圈B的磁通量不发
生变化
D．电流可以产生磁场，但磁场却不能产生电流解析：由条件可知线圈A中电流不变，产生的磁场也恒定，所以穿过线圈B的磁通量始终不发生变化，因此不论开关是断开还是闭合，线圈B中均不会产生感应电流，电流表的指针也不会发生偏转。因此正确选项是C。
答案：C3．有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。
图4－1－5中能产生感应电流的是 ( )
图4－1－5解析：B、C、D中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生。即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生。
答案：D4．如图4－1－6所示，一有限范围的匀强
磁场宽度为d，若使一个边长为L的正方
形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，
已知d＞L，则导线框通过磁场的过程中，图4－1－6
导线框中无感应电流的时间等于 ( )
解析：根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，因此导线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流。当导线框全部处于磁场中时，穿过导线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生。根据几何关系易知C选项正确。
答案：C (1)B与S垂直时(匀强磁场中)：
Φ＝BS。B指匀强磁场的磁感应强度，
S为线圈的面积。 图4－1－7
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS⊥。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4－1－7所示，Φ＝BSsin θ。 (3)某面积内有不同方向的磁场时：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。
(4)线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响。 1.如图4－1－8所示，一矩形线圈
abcd的面积S为1×10－2 m2，它与匀强
磁场方向之间的夹角θ为30°，穿过
线圈的磁通量Φ为1×10－3 Wb。则： 图4－1－8
(1)磁场的磁感应强度B为多大？
(2)若线圈以ab边为轴翻转180°，求此过程穿过线圈的磁通量的变化大小ΔΦ为多少。[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)磁通量Φ＝BS中的S应为线圈垂直于B的面积。
(2)穿过线圈的磁通量有正、负之分。[答案] (1)0.2 T (2)2×10－3 Wb 计算磁通量的变化量时，首先要明确引起磁通量变化的原因，然后再进行计算，通常有以下几种情况：
(1)B不变，S变，则ΔΦ＝B·ΔS；
(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝ΔB·S；
(3)B变，S也变，则ΔΦ＝B2S2－B1S1；
(4)B不变，S不变，θ变化，则ΔΦ＝BS(sin θ2－sinθ1)。 穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：
a．磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。
b．线圈面积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，而螺线管中的电流变化时。
c．磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否变化。 d．线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。
(3)磁通量的变化量ΔΦ与磁通量Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。 [名师点睛] 磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。 2.如图4－1－9所示，导线ab和cd互
相平行，则下列四种情况中，导线cd中
无电流的是 ( )
A．开关S闭合或断开的瞬间 图4－1－9
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，滑动触头不动[思路点拨] 解答本题时可按以下思路进行： [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闭合但滑动触头向左滑的过程、开关S闭合但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使cd回路中磁通量变化，在cd导线中产生感应电流。因此本题的正确选项应为D。
[答案] D 穿过某一闭合回路的磁通量发生变化的原因主要有两个：
(1)磁感应强度变化；
(2)闭合回路的面积变化或闭合回路的面积在垂直磁场方向上的投影发生变化。点击此图片进入“随堂检测 归纳小结” 1．能够产生感应电流的现象叫做电磁感应。
2．产生感应电流的条件：
(1)闭合导体回路；
(2)回路中的磁通量发生变化。
3．磁通量的定义式为Φ＝BS，其中S为与B垂直的有效面积，而且Φ与线圈的匝数无关。
4．磁通量虽为标量，但有正负之分，对一个线圈来讲，若规定磁场穿入时，磁通量为正，则磁场穿出时，磁通量为负值，求磁通量变化时，应注意磁通量的正负。点击此图片进入“课下作业 综合提升”
·巧设计 读教材·填要点 课下作业 综合提升 随堂检测 归纳小结 试身手·夯基础名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关 要点一 要点二1．知道与电流磁效应和电磁感应现象相关
的物理学史，体会人类探究自然规律的
科学态度和科学精神。
2．通过实验，探究和理解产生感应电流的
条件。
3．能够运用感应电流的产生条件判断是否
有感应电流产生。
［读教材·填要点］ 1．奥斯特梦圆“电生磁”
电流的磁效应显示了载流导体对 的作用力，揭示了 与 之间存在的某种联系。在奥斯特实验中，通电导线必须 放置，导线下面的小磁针才发生偏转。磁针电现象磁现象南北方向2．法拉第心系“磁生电”
(1)“磁生电”的发现：
1831年，英国物理学家法拉第发现了 现象。
(2)法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：
①变化的电流；
②变化的磁场；
③运动的恒定电流；
④运动的磁场；
⑤在磁场中运动的导体。电磁感应 (3)电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了 作为一门统一学科的诞生。
3．探究感应电流的产生条件
(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图4－1－1所示)：
图4－1－1电磁学变化不变 (2)探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图
4－1－2所示)：
图4－1－2变化不变(3)模仿法拉第的实验(如图4－1－3所示)：
图4－1－3变化不变 (4)归纳结论：
只要穿过 导体回路的 发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。闭合磁通量［试身手·夯基础］1.发电的基本原理之一是电磁感应。发现电磁感应现
象的科学家是 ( )
A.安培 B．奥斯特
C．法拉第 D．麦克斯韦
答案：C2.某学生做观察电磁感应现象的实验，
将电流表、线圈A和B、蓄电池、开
关用导线连接成如图4－1－4所示的
实验电路，当它接通、断开开关时， 图4－1－4
电流表的指针都没有偏转，其原因是 ( )A．线圈A和B之间是绝缘的，B线圈所在回路中没有电源，
所以B中不可能产生电流
B．线圈B中没有磁场
C．通过线圈A的电流是恒定的，穿过线圈B的磁通量不发
生变化
D．电流可以产生磁场，但磁场却不能产生电流解析：由条件可知线圈A中电流不变，产生的磁场也恒定，所以穿过线圈B的磁通量始终不发生变化，因此不论开关是断开还是闭合，线圈B中均不会产生感应电流，电流表的指针也不会发生偏转。因此正确选项是C。
答案：C3．有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。
图4－1－5中能产生感应电流的是 ( )
图4－1－5解析：B、C、D中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生。即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生。
答案：D4．如图4－1－6所示，一有限范围的匀强
磁场宽度为d，若使一个边长为L的正方
形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，
已知d＞L，则导线框通过磁场的过程中，图4－1－6
导线框中无感应电流的时间等于 ( )
解析：根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，因此导线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流。当导线框全部处于磁场中时，穿过导线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生。根据几何关系易知C选项正确。
答案：C (1)B与S垂直时(匀强磁场中)：
Φ＝BS。B指匀强磁场的磁感应强度，
S为线圈的面积。 图4－1－7
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS⊥。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4－1－7所示，Φ＝BSsin θ。 (3)某面积内有不同方向的磁场时：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。
(4)线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响。 1.如图4－1－8所示，一矩形线圈
abcd的面积S为1×10－2 m2，它与匀强
磁场方向之间的夹角θ为30°，穿过
线圈的磁通量Φ为1×10－3 Wb。则： 图4－1－8
(1)磁场的磁感应强度B为多大？
(2)若线圈以ab边为轴翻转180°，求此过程穿过线圈的磁通量的变化大小ΔΦ为多少。[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)磁通量Φ＝BS中的S应为线圈垂直于B的面积。
(2)穿过线圈的磁通量有正、负之分。[答案] (1)0.2 T (2)2×10－3 Wb 计算磁通量的变化量时，首先要明确引起磁通量变化的原因，然后再进行计算，通常有以下几种情况：
(1)B不变，S变，则ΔΦ＝B·ΔS；
(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝ΔB·S；
(3)B变，S也变，则ΔΦ＝B2S2－B1S1；
(4)B不变，S不变，θ变化，则ΔΦ＝BS(sin θ2－sinθ1)。 穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：
a．磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。
b．线圈面积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，而螺线管中的电流变化时。
c．磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否变化。 d．线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。
(3)磁通量的变化量ΔΦ与磁通量Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。 [名师点睛] 磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。 2.如图4－1－9所示，导线ab和cd互
相平行，则下列四种情况中，导线cd中
无电流的是 ( )
A．开关S闭合或断开的瞬间 图4－1－9
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，滑动触头不动[思路点拨] 解答本题时可按以下思路进行： [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闭合但滑动触头向左滑的过程、开关S闭合但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使cd回路中磁通量变化，在cd导线中产生感应电流。因此本题的正确选项应为D。
[答案] D 穿过某一闭合回路的磁通量发生变化的原因主要有两个：
(1)磁感应强度变化；
(2)闭合回路的面积变化或闭合回路的面积在垂直磁场方向上的投影发生变化。点击此图片进入“随堂检测 归纳小结” 1．能够产生感应电流的现象叫做电磁感应。
2．产生感应电流的条件：
(1)闭合导体回路；
(2)回路中的磁通量发生变化。
3．磁通量的定义式为Φ＝BS，其中S为与B垂直的有效面积，而且Φ与线圈的匝数无关。
4．磁通量虽为标量，但有正负之分，对一个线圈来讲，若规定磁场穿入时，磁通量为正，则磁场穿出时，磁通量为负值，求磁通量变化时，应注意磁通量的正负。点击此图片进入“课下作业 综合提升”