(共36张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
3.电磁感应现象及应用
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1.了解电磁感应现象的发现历程。
2.理解感应电流的产生条件,会判断回路中是否有感应电流。
3.了解电磁感应现象的应用。
【学习目标】
【思维脉络】
课前预习反馈
1.“电生磁”的发现
1820年 ,丹麦物理学家_________发现了电流的磁效应。
2.法拉第的探索:法拉第提出了“由磁产生电”的设想,并为此进行了长达10年的探索,从中领悟到,“磁生电”是一种在变化、_______的过程中才能出现的效应。
3.电磁感应:“_________”的现象。
4.感应电流:___________现象中产生的电流。
知识点 1
划时代的发现
奥斯特
运动
磁生电
电磁感应
1.实验装置
知识点 2
产生感应电流的条件
2.探究记录
3.探究结果
当穿过闭合导体回路的_________发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流。
开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间 有
开关断开瞬间 _____
开关闭合时,滑动变阻器不变 _____
开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片 _____
有
无
有
磁通量
1._________是根据电磁感应原理制造的,它开辟了人类社会的电气化时代。
2.生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据___________制造的。
知识点 3
电磁感应现象的应用
发电机
电磁感应
预习自测
『判一判』
(1)只有很强的磁场才能产生感应电流。 ( )
(2)法拉第发现电磁感应现象是只有在变化、运动的过程中才出现的现象。 ( )
(3)奥斯特首先发现了电磁感应现象。 ( )
(4)有电流就可以产生磁场。 ( )
(5)有磁场就可以产生电流。 ( )
(6)穿过闭合回路的磁通量发生变化时,回路中就一定产生感应电流。 ( )
×
√
×
√
×
√
『选一选』
(2021·郑州一中高二检测)(多选)如图所示情形线圈或线框中有感应电流产生的是(两磁极附近区域视为匀场强) ( )
解析:A、D图中所示情形闭合回路的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流;B、C图中穿过线框的磁通量没有变化, 不能产生感应电流。故选AD。
AD
『想一想』
在学校的操场上,把一条大约10 m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(如图所示),可以发电吗?简述你的理由。
你认为这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。
课内互动探究
1825年,瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连。为了避免强磁性磁铁影响,他把电流计放在另外一个房间,用长导线把“电流表”和螺线管连接起来。当他把
磁铁投入螺线管中后,立即跑到另一个房间去观
察(如图)。他在两个房间跑来跑去,没有观察到
电流表指针摆动。电路中有没有产生感应电流呢?
感应电流的产生条件
情景导入
探究
提示:科拉顿把磁铁投入螺线管的瞬间,回路中产生感应电流,磁铁静止后感应电流消失,所以当他跑到另一房间时,电流表指针早已停止了摆动。故科拉顿观察不到电流计指针的偏转。
1.常见的产生感应电流的三种情况:
要点提炼
如图所示, A中线圈有一小缺口,条形磁铁匀速穿过线圈;B中匀强磁场区域足够大,v1>v2;C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方;D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是 ( )
典 例
典例剖析
B
思路引导:判断电路中是否产生感应电流,关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。对于C图中就必须要弄清楚通电直导线的磁感线分布情况,而对于立体图,往往还需要将立体图转换为平面图,如转化为俯视图、侧视图等。
解析:图A中线圈没闭合,无感应电流;图B中闭合电路中的磁通量增大,有感应电流;图C中的导线在圆环直径的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒为零,也无电流;图D中回路磁通量恒定,无感应电流。故本题只有选项B正确。
(2021·湖南济阳第一中学、醴陵第一中学高二上学期期末)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,直长导线正下方平行于导线放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是 ( )
A.只要A线圈中电流足够强,小磁针就会发生偏转
B.A线圈闭合开关电流稳定后,线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针偏转
C.线圈A和电池接通瞬间,小磁针会偏转
D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转
对点训练
C
解析:小磁针会不会偏转取决于B线圈中有没有电流,而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化,当A线圈中电流足够强,但不变化时,B中无感应电流,磁针不会发生偏转,A错;当A线圈闭合开关电流稳定后,穿过线圈B的磁通量不发生变化,所以小磁针也不会发生偏转,故B错;当线圈A和电池接通或断开的瞬间,穿过线圈B的磁通量发生变化,所以B中有感应电流,则小磁针会偏转,故C对D错。
核心素养提升
1.导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
2.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时,应该注意:
(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没“割断”,就不能说切割。如下图所示,(a)、(b)两图中,导体是真“切割”,而(c)图中,导体没有切割磁感线。
导体切割磁感线产生感应电流应注意的几个问题
(2)即使导体真“切割”了磁感线,也不能保证就能产生感应电流。如图所示,对于图甲,尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场),但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流;对于图乙,导体框的一部分导体“切割”了磁感线,穿过线框的磁感线条数越来越少,线框中有感应电流;对于图丙,闭合导体在非匀强磁场中运动,切割了磁感线,穿过线框的磁感线条数减少,线框中有感应电流。
(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动,也不能保证一定存在感应电流。
如图丁所示,线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动,尽管是部分切割,但穿过闭合回路的磁通量没有变化,所以在线框中没有感应电流。
如图所示,一有界匀强磁场的宽度为d0,一个边长为l的正方形导线框abcd以速度v匀速通过磁场区域。若d0>l,线框平面与磁场方向垂直且有两条边与磁场边界平行,则线框穿过磁场的过程中,线框中不产生感应电流的时间应等于 ( )
案例
C
课堂达标检测
1.(多选)物理学家通过艰苦的实验来探究自然规律,为人类做出了巨大贡献。下列描述中符合物理学史的是 ( )
A.安培发现了电流的磁效应
B.奥斯特通过实验测定了磁场对电流的作用力
C.库仑总结出了真空中的两静止点电荷间相互作用的规律
D.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系
解析:奥斯特发现了电流的磁效应;安培通过实验测定了磁场对电流的作用力。
CD
2.(2021·山东省潍坊二中高二上学期期末)如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是 ( )
D
解析:线框在匀强磁场中运动时,穿过线框的磁感线条数不变,即磁通量不变,没有感应电流产生,故A错误;图示的线框与磁场平行,穿过线框的磁通量为零,而且当线框平动时,磁通量始终为零,没有变化,所以没有感应电流产生,故B错误;线框与磁场平行,穿过线框的磁通量为零,当线框向右平动时,磁通量保持为零,没有变化,所以没有感应电流产生,故C错误;线框在磁场中转动时,穿过线框的磁通量发生变化,产生感应电流,故D正确。
3.(2021·北京市朝阳区高二上学期期末)下列情况中能产生感应电流的是 ( )
A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示,条形磁铁插入线圈中不动时
C.如图丙所示,小螺线管A置于大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图丙所示,小螺线管A置于大螺线管B中不动,开关S一直接通,在移动变阻器滑片的过程中
D
解析:如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动,不切割磁感线,无感应电流,选项 A错误;如图乙所示,条形磁铁插入线圈中不动时,磁通量不变,无感应电流产生,选项B错误;如图丙所示,小螺线管A置于大螺线管B中不动,开关S一直接通时,穿过B的磁通量不变,无感应电流,选项C错误;开关S一直接通,在移动变阻器滑片的过程中,线圈A中的电流变化,穿过线圈B的磁通量变化,会有感应电流产生,选项D正确。