2014秋《全优课堂》(配粤教版,选修1-1)物理同步导学课件:第二章 电磁感应与电磁场(5份)

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名称 2014秋《全优课堂》(配粤教版,选修1-1)物理同步导学课件:第二章 电磁感应与电磁场(5份)
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资源类型 教案
版本资源 广东版
科目 物理
更新时间 2014-09-21 14:38:46

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课件16张PPT。章 末 整 合电磁感应现象(3)磁通量很大,磁通量的变化率不一定很大;磁通量很小,磁通量的变化率不一定很小.磁通量的大小和磁通量的变化率没有必然联系.
2.电磁感应现象:由于磁通量的变化而产生电流的现象,所产生的电流叫做感应电流.
3.产生感应电流的条件:(1)回路闭合;(2)磁通量变化.
4.电磁感应的本质:把其他形式的能转化为电能.1.磁通量变化快慢的描述方法:在相同的时间内,磁通量的变化越大,磁通量的变化越快;如果有相同的磁通量的变化,时间越短,磁通量的变化越快.
2.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比.
3.感应电动势:回路有电流必须有电源,电源产生电动势.法拉第电磁感应定律电磁感应中相当于电源的那部分导体产生的电动势叫感应电动势.
产生感应电流的本质是因为产生了感应电动势,感应电动势的产生与电路是否闭合没有关系.若电路不闭合,仍有感应电动势但没有感应电流.1.麦克斯韦的电磁场理论的基本要点
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场麦克斯韦的电磁场理论2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
(1)通过闭合回路的磁场变化而引起感应电流,麦克斯韦认为产生感应电流的原因是变化的磁场周围产生了电场,金属导体内的自由电荷在电场中受到电场力的作用,而形成感应电流.根据电场和磁场的对称性,变化的电场也产生磁场.
(2)变化的磁场产生的电场,可以是稳定的,也可以是变化的.均匀变化的磁场产生稳定的电场,非均匀变化的磁场产生变化的电场.【例1】 如图2-1所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,下述过程中使线圈产生感应电流的是(  )
A.以bc为轴转动45°
B.以ad为轴转动45°
C.将线圈向下平移
D.将线圈向上平移感应电流的判断典例剖析图2-1解析 以bc为轴转动大于60°和以ad为轴转动小于60°的穿过矩形线圈中的磁通量都发生变化,而将线圈上、下平移时,穿过矩形线圈的磁通量不变,根据产生感应电流的条件可知选项B对,选项A、C、D错.
答案 B【例2】 (双选)一个面积S=4×10-2 m2、匝数n=100匝的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图2-2所示,则下列判断正确的是(  )法拉第电磁感应定律中的图象问题图2-2A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于 0.08 Wb/s
B.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V
D.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零答案 AC 课件17张PPT。第一节 电磁感应现象的发现一、法拉第与电磁感应现象
1.电磁感应现象:只要穿过闭合回路的__________发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种现象就是____________.
2.感应电流:在电磁感应现象中产生的电流就是________.
3.产生感应电流的条件:
(1)电路必须是__________;
(2)闭合回路的________要发生变化.磁通量 电磁感应现象 感应电流 闭合的 磁通量 二、感应电动势
1.电动势:描述电源将其他形式的能转化为电能________的物理量为电源的电动势.
2.每个电源均有一个电动势,一节普通一号电池的电动势为______.
3.在电磁感应现象中产生的电源电动势叫____________________.本领 1.5 V 感应电动势 1.初、高中学习的产生感应电流的条件本质是否相同?
在初中学习的产生感应电流的条件是闭合回路的部分导体做切割磁感线运动.由于闭合回路的部分导体做切割磁感线运动引起了回路面积的变化,进而改变穿过回路的磁通量产生感应电流,其本质与高中学习的产生感应电流的条件是相同的.疑难突破2.穿过闭合回路的磁通量很大,是否一定发生电磁感应现象?
产生电磁感应现象的条件,归根结底,是穿过闭合电路的磁通量发生变化.关键在“变化”两字上,这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等.例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置;磁铁与闭合电路间的相对运动;产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开、调节电流大小的滑动变阻器滑片的滑动等.3.电能是从哪里来的
能量守恒是自然界最基本的规律,但在产生感应电流的过程中,磁铁、线圈都没有减少什么,那么电能怎么来的呢?原来,在任何电磁感应现象中,要使穿过回路的磁通量发生不断的变化,都必须有外力对磁体或导体做功,也就是说要消耗其他能量.所以电能是由其他能量转化来的.【例1】 关于电磁感应,下列说法正确的是(  )
A.导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流
B.导体做切割磁感线的运动,导体内一定会产生感应电流
C.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,电路中一定会产生感应电流
D.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流产生感应电流的条件典例剖析解析 产生感应电流有两个必要条件:一是闭合电路,二是回路中磁通量发生变化,二者缺一不可.导体相对磁场运动或导体做切割磁感线运动时,不一定组成闭合电路,故A、B错误.即使是闭合回路做切割磁感线运动,回路中磁通量也不一定发生变化,如右图所示,闭合导体虽然切割磁感线,但回路中磁通量始终未变,故无感应电流产生,C错误.
答案 D【例2】 如图2-1-1所示,正方形导线框放在匀强磁场区内,磁场垂直于线框平面,在下列情况下,能否产生感应电流?请说明理由.
(1)将线框由正方形拉成圆形的过程中.
(2)将线框水平向右拉出磁场区.
(3)线框绕cd边旋转.磁通量变化与否的分析图2-1-1解析 (1)将线框由正方形拉成圆形,面积增大,闭合回路中磁通量增大,所以有感应电流产生.
(2)应分两个过程分析:当线框在磁区中运动时,磁通量不变,无感应电流产生;在线框离开磁区的过程中,磁通量减少,有感应电流产生.
(3)当线框以cd边为轴旋转时,穿过线框的磁通量发生变化,有感应电流产生.
答案 见解析【例3】如图2-1-2所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线圈不会产生感应电流的是(  )
A.导线中电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以ab边为轴转动线框在非匀强磁场中的运动图2-1-2对A选项,因I增大而引起导线周围的磁场增强,使线框的磁通量增大,故A会.
对B选项,因离开直导线方向越远,磁感线分布越疏(如图甲),因此线框向右平动时,穿过线框的磁通量变小,故B会.
对C选项,由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,故C不会.
对D选项,可用一些特殊位置来分析,当线框在图甲位置时,穿过线框的磁通量最大,当线框转过90°时,穿过线框的磁通量为零,因此可以判定线框以ab轴运动时磁通量一定变化,故D会.
答案 C【例4】 如图2-1-3所示,两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流表,下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流(  )
A.将开关S接通或断开的瞬间
B.开关S接通一段时间之后
C.开关S接通后,改变变阻器滑动头的位置时
D.拿走铁环,再做这个实验,开关S接通或断开的瞬间通过电流的变化产生感应电流图2-1-3解析 本题的实验方法就是当年法拉第的实验原理装置,根据法拉第对产生感应电流的概括,A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象.而开关S接通一段时间之后,A线圈中是恒定电流,不符合“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应,故不能使B线圈中产生感应电流.
答案 B课件18张PPT。第二节 电磁感应定律的建立一、实验探究感应电动势大小与磁通量变化的关系
1.磁通量的变化量:表示____________的多少,即ΔΦ=Φ2-Φ1,末状态的磁通量与初状态的磁通量的差,可以是________,也可以是负的.
2.磁通量的变化率:表示磁通量变化的________.磁通量变化正的快慢 二、法拉第电磁感应定律
1.实验的结果表明:在电磁感应现象中,电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的____________________成正比.
2.感应电动势的大小与磁通量的变化________有关,与磁通量变化的多少无关.磁通量的变化率 快慢 1.产生感应电动势与产生感应电流的条件的区别
导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体内就产生感应电动势;穿过线圈的磁通量发生变化时,线圈里就产生感应电动势.如果导体是闭合电路的一部分,或者线圈是闭合的,就产生感应电流.从本质上讲,上述两种说法是一致的,但产生感应电动势与产生感应电流的条件是不同的,不论电路是否闭合都有可能产生感应电动势,而电路只有闭合时,才有可能产生感应电流.电磁感应的本质是感应电动势的产生.疑难突破2.怎样判断感应电流的方向
我们初中学过右手定则判断导体切割磁感线时感应电流方向的判断方法.那么如何判断其他情况下感应电流的方向呢?其实,有一个判断感应电流方向的方法叫楞次定律.它适用于各种情况下感应电流方向的判断,包括导体切割磁感线的情况.有兴趣的同学可参阅物理选修3-2.3.穿过闭合回路的磁通量很大,是否一定发生电磁感应现象?
产生电磁感应现象的条件,归根结底,是穿过闭合电路的磁通量发生变化.关键在“变化”两字上,这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等.例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置、磁铁与闭合电路间的相对运动、产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开、调节电流大小的滑动变阻器滑片的滑动等.【例1】 关于电路中感应电动势的大小,下列说法正确的是(  )
A.穿过电路的磁通量越大,感应电动势就越大
B.电路中磁通量的改变量越大,感应电动势就越大
C.电路中磁通量改变越快,感应电动势就越大
D.若电路中某时刻磁通量为零,则该时刻感应电流一定为零对法拉第电磁感应定律的理解典例剖析解析 据法拉第电磁感应定律,感应电动势正比于磁通量变化率,C项中磁通量变化越快,则磁通量的变化率越大,故C选项正确,A、B选项错误.某时刻的磁通量为零,但该时刻磁通量的变化率不一定为零,所以感应电流也就不一定为零,D选项错误,故选C.
答案 C【例2】 如图2-2-1甲所示,某线圈一共50匝,若穿过线圈的磁通量随时间的变化如图乙所示,则a、b两点间的电压是多少?感应电动势的计算图2-2-1【例3】 如图2-2-2所示,在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场方向以速度v匀速通过磁场区域,从ab边刚进入磁场时开始计时(t=0).
(1)试指出哪些时间段线框中有感应电流产生.
(2)画出磁通量随时间变化的图象.磁通量变化情况分析图2-2-2答案 见解析 课件14张PPT。第三节 电磁感应现象的应用一、变压器
1.将交流电的________升高或降低的装置.
2.变压器的结构:变压器由原线圈、____________和铁芯组成.
3.实验证实:变压器的原线圈与副线圈的匝数比等于原线圈与副线圈的____________.
4.如果n2>n1,则U2>U1,变压器属于________________;如果n2<n1,则U2<U1,变压器属于______________.电压 副线圈 电压之比 升压变压器 降压变压器 二、汽车防抱死制动系统(ABS)
1.在汽车紧急刹车时,如果汽车被制动装置______,可能会发生严重的交通事故.
2.ABS系统由______________、电子控制模块和电磁阀组成;轮速传感器采集车轮转速信号,电子控制模块把信号转换为反映车轮转动情况的信号,电磁阀根据指令调节制动器的__________.
3.电磁感应原理在生产和日常生活中有许多应用,如__________、电话、录音机、漏电保护开关、磁悬浮列车等.抱死 轮速传感器 制动力 发电机 1.为什么变压器的原、副线圈是彼此绝缘的,却可以把电能传过去
这一点正是电磁感应现象在传递能量上的特殊之处.变压器中的铁芯是导磁的,不是导电的.当变压器工作时,原线圈中电流的电能转化为铁芯中的磁场能,在副线圈处,磁场能又转化为电能.就这样通过变压器的铁芯,原线圈中的能量传到了副线圈里.疑难突破2.原线圈与电源构成了闭合回路,用户不用电时这个回路是否闭合,这样是否损失电能
在远距离输电的电路中,升压变压器的原线圈与发电站始终构成闭合回路,一次高压变电所的降压变压器的原线圈和升压变压器的副线圈(相当于电源)构成闭合回路,一直到低压变电所的变压器,每一级变压器的原线圈都和上一级的副线圈构成闭合回路.在这样的电路中,不论用户用电多少,甚至不用电,上述回路都是闭合的,除非有故障时才需要断开.若用户不用电则副线圈不输出电流,这时原线圈中的电流会变得很小,(理想变压器认为原线圈电流也变为零),所以有能量损失,但不很大.对于家用电器中的变压器来说,一般开关在原线圈电路中,用电器不工作时原线圈也就与电源断开了.【例1】 (双选)对变压器工作原理,下列说法正确的是(  )
A.变压器只改变交流电压
B.变压器可以改变交流电压,也可以改变直流电压
C.变压器原副线圈的磁通量变化率相同
D.变压器副线圈匝数越多,副线圈上的电压越小变压器工作原理分析典例剖析答案 AC 变压器工作规律的定量运用图2-3-1答案 C 【例3】 一台发电机,输出的功率为1 000 kW,输电线电阻为10 Ω.当发电机接到输电线路上的电压分别为5 kV、50 kV时,求导线损失的热功率.远距离输电的能量损失答案 400 kW 4 kW 课件14张PPT。第四节 麦克斯韦电磁场理论一、电磁场理论的建立及验证
1.变化的磁场产生________,变化的电场产生________.
2.电磁场:变化的电场和变化的磁场__________,形成了一个不可分割的统一体——电磁场.
3.电磁波:变化的电场和磁场由近及远地向周围空间________就形成了电磁波.电场 磁场 相互联系 传播 4.电磁波传播的速度与________相等,光是一种电磁波.
5.____________用实验证实了电磁波的存在.
二、电磁场的物质性
1.电磁场具有能量,具有物质性,是一种客观存在的_______.
2.电磁场理论有着非常广泛的________,电磁波就是现代信息的一种基本载体.光速 赫兹 物质 应用 1.麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场?关于“变化的电场能够产生磁场”的观点,他是在什么情况下提出的
麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.
麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐,相信电场与磁场有对称之美.他认为:既然变化的磁场能够在空间产生电场,那么变化的电场也能够在空间产生磁场.疑难突破2.光和我们平时所说的电磁波是同一物质
光也是一种电磁波,即在空间传播的电磁场,这一点是已被大量实验证实的事实.也就是说光与我们平时所说的电磁波本质上是一样的.但电磁波由于频率不同,性质差别很大.光的频率很大,我们日常生活中用来传递信息的电磁波频率较小,因此它们在许多特性上有很大的不同.3.在捕捉电磁波的实验中,为什么要让发射天线和接收天线的形状大小尽量相同?
发射出的电磁波的频率和发射装置的性质有关.每个接收装置都有自己的固有频率,当接收到的电磁波频率与自己的固有频率相同时,在导体内激发起的感应电动势最强.所以实验中发射装置与接收装置要尽量相同.【例1】 (双选)按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是(  )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场对麦克斯韦电磁场理论的理解典例剖析解析 麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是:变化的电场周围产生磁场;变化的磁场周围产生电场.对此理论全面正确的理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场周围可以产生变化的磁场,也可以产生不变化的磁场;均匀变化的电场周围产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场,由变化的磁场产生电场的规律与以上类似,故正确答案为B、D.
答案 BD【例2】 下列说法不正确的是(  )
A.电磁波即电磁场在空间的传播
B.麦克斯韦依据光速和电磁波速度相同而预言光是一种电磁波
C.赫兹不仅证实了电磁波的存在,还证实了光和电磁波具有相同的性质
D.电磁波和机械波最大的相同点是其传播都需要介质
答案 D对电磁波的理解【例3】 (双选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图 2-4-1 所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场),正确的是(  )对电磁场的理解图2-4-1答案 BC