5.2 电磁感应现象及其应用 课件(共27张PPT) 高一物理鲁科版（2019）必修三

(共27张PPT)
第5章　初识电磁场与电磁波
5.2 电磁感应现象及其应用
磁通量
观察与思考
(1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′。若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？
答案　n条　
(2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？
答案　B增大时，通过面积S的磁感线条数增多　
[梳理与总结]
1.磁通量
(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直、面积为S的平面，我们把磁感应强度B与面积S的乘积称为穿这个平面的磁通量，简称磁通，用Φ表示。
注意：磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”。
(2)定义式：Φ＝BS。
(3)国际单位：韦伯，简称韦，符号是Wb。1 Wb＝1 T·m2。
2.磁通密度：由上式得B＝ ，这表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直
于磁感线的单位面积的磁通量，因此磁感应强度又称为磁通密度。
3.在匀强磁场中，如果面积为S的平面与磁场方向不垂直，设S与垂直于B的平面间的夹角为α。
则穿过S的磁通量为Φ＝BSn＝BScos α。
当α＝0°时，B的方向与S垂直，Φ最大；当α＝90°时，B的方向与S平行，Φ＝0；当0°<α<90°时，有0<Φ4.磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正、负。当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值。
(2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ，反向磁通量为Φ′，则穿过该平面的磁通量Φ总＝Φ－Φ′。磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)。
5.磁通量的变化量
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。
思考与讨论
1.磁场中同一位置，平面面积越大，穿过平面的磁通量越大，这种说法是否正确？
2.某线圈平面与磁场方向垂直，线圈转过180°，则旋转前后穿过线圈的磁通量是否发生变化？
答案　不正确，磁通量为磁感应强度和与磁场方向垂直平面面积的乘积。平面不一定与磁场垂直，平面面积越大，磁通量不一定越大。
答案　发生变化
1.如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线方向竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度大小B＝0.6 T，则：
(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
答案　0.12 Wb　0.36 Wb
(2)若θ＝90°，穿过线圈的磁通量为多少？当θ为多大时，穿过线圈的磁通量最大？
答案　0　0
当θ＝90°时，线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥′＝0，由Φ′＝BS⊥′知，此时穿过线圈的磁通量为0。
当θ＝0时，线圈平面与磁场垂直，此时S⊥″＝S，穿过线圈的磁通量最大。
2.(2023·福建莆田一中高二月考)如图，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，B与S垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕ad边逆时针转过60°时，穿过线圈的磁通量为_____ Wb，此过程中磁通量的变化量为___ Wb，线圈再绕ad边转过30°时，穿过线圈的磁通量为___ Wb。
0.2
0
0
电磁感应现象
观察与思考
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕。既然电能够产生磁，那磁也能够生电，磁在什么条件下才能生电？下面通过实验来进行探究。
实验一　探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
导体棒与磁场 保持相对静止 无 闭合回路包围的磁场的面积变化时，电路中有电流产生；包围的磁场的面积不变时，电路中无电流产生
导体棒平行于 磁感线运动 无
导体棒做切割 磁感线运动 有
实验二　探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实验现象 (有无电流) 分析论证
N极插入线圈 有 线圈中的磁场变化时，线圈中有电流产生；线圈中的磁场不变时，线圈中无电流产生
N极停在线圈中 无
N极从线圈中抽出 有
S极插入线圈 有
S极停在线圈中 无
S极从线圈中抽出 有
实验三　磁场和导体无相对运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实现现象(线圈B中有无电流) 分析论证
开关闭合瞬间 有 线圈B中的磁场变化时，线圈B中有电流产生；线圈B中的磁场不变时，线圈B中无电流产生
开关断开瞬间 有
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 无
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 有
结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
产生电流的条件：(1)电路闭合；(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化；二者缺一不可。
因穿过闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流称为感应电流。
思考与讨论
判断穿过闭合回路的磁通量是否变化，还需明确回路所在处磁场的磁感线分布特点。如图所示，通电长直导线MN与闭合的矩形金属线圈abcd彼此绝缘，可视为在同一水平面内，直导线与线圈的对称轴线重合。当直导线MN中电流增大时，穿过线圈abcd的磁通量是否变化？线圈中是否有感应电流？请判断并说出理由。
答案　磁通量无变化。线圈中无感应电流。穿过线圈的磁感线分布情况如图，穿过左右两侧磁感线的条数相同，方向相反，故穿过线圈的磁通量始终为零，故磁通量始终不变，线圈中始终无感应电流。
3.(多选)(2023·福建福州市高二期末)如图所示有三种实验装置，选项中能使装置产生感应电流的是
A.图甲中，使导体棒AB沿着磁感线方向运
动，而不改变闭合回路的磁通量
B.图乙中，使条形磁铁在线圈中保持不动
C.图乙中，使条形磁铁插入或拔出线圈
D.图丙中，开关S保持闭合，改变滑动变阻
器滑片的位置
√
√
4.(2022·重庆市巫山大昌中学高二期末)如图所示的装置，在下列各种情况中，悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中不产生感应电流的是
A.开关S接通的瞬间
B.开关S接通后，电路中电流稳定时
C.开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间
D.开关S断开的瞬间
√
5.(来自教材改编)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，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，在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针，下列有关实验现象的说法中正确的是
A.只要线圈A中电流足够大，小磁针就会发生偏转
B.线圈A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
√
总结提升
判断电磁感应现象是否发生的一般流程
(1)确定研究的闭合回路；
(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ；
(3)磁通量变化与感应电流的产生
Φ不变→无感应电流
Φ变化→
回路闭合，有感应电流
不闭合，无感应电流
电磁感应的应用
观察与思考
1.计算机磁盘磁记录录制时，磁头产生的磁场随数字信息而改变，当磁性盘片转动时，变化的磁场将磁盘上的磁性材料磁化，就记录下相应的磁信号。读取信息时，磁盘再次通过磁头，电磁感应使磁头产生的电流与录制时的电流一致，从而获得录制的信息。
2.无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。
3.动圈式话筒：话筒是把声音转变为电信号的装置。
6.(来自教材)如图所示，电吉他的弦是磁性物质。当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。请解释电吉他是如何产生感应电流的。弦能否改用尼龙材料？
答案　见解析
当磁性物质制作的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈产生感应电流。若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流，故不能改用尼龙材料。