1.1 磁生电的探索 课件 (2)

课件45张PPT。第1章　 电磁感应第1章　 电磁感应第1节　磁生电的探索目标导航
1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．
2．知道什么是电磁感应现象，理解感应电流产生的条件．(重点＋难点)
3．通过实验与探究，体验科学家探索自然规律的科学态度和科学精神．(重点)一、电磁感应的探索历程
1.开端：1820年，丹麦物理学家________发现了电流的________．
2.过程：在磁生电的探索历程中，有多位科学家致力于磁生电的研究，如菲涅耳、_____、科拉顿、_____等．奥斯特磁效应安培亨利3.结果：英国科学家________悟出了磁生电的基本原理．
想一想
1．法拉第发现磁生电的原理只是偶然的原因吗？
提示：不是偶然原因．这是法拉第长期坚持刻苦钻研的必然结果．法拉第二、科学探究——感应电流产生的条件
1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流2.探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流3.模拟法拉第的实验4.产生感应电流的条件
只要穿过闭合电路的_________发生变化，闭合电路中就会产生电流．
5.电磁感应和感应电流
因磁通量变化而产生电流的现象叫做__________，所产生的电流叫做_________．磁通量电磁感应感应电流想一想
2．有人根据探究1得出结论，只要导体切割磁感线就能产生感应电流，这种观点正确吗？
提示：不正确．要想产生感应电流，必须满足两个条件：一是电路闭合，二是磁通量变化．导体切割磁感线时能否产生感应电流，也要看是否满足这两个条件．要点一　磁通量及磁通量的变化
学案导引
1.有人说磁通量有正、负，是矢量，对吗？ 2.磁通量、磁通量的变化与线圈的匝数成正比吗？1.磁通量的计算
磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感线条数,Φ＝BS为匀强磁场中磁通量的计算公式，应用此公式时需注意以下两点：
(1)公式Φ＝BS的适用条件
①匀强磁场；②磁感线与平面垂直，即B⊥S.(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)
Φ＝B·S⊥.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，如图所示．Φ＝B·Ssinθ.(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分．
求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)．如图甲所示，有两个环a和b，其面积SaΦb出－Φb进，即Φa>Φb.2.磁通量的变化
(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(cosθ2－cosθ1)．特别提醒：(1)Φ、ΔΦ均与线圈匝数无关，彼此之间也无直接联系．
(2)磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向,它的符号仅表示磁感线的贯穿方向． 一个单匝矩形线圈abcd，边长ab＝20 cm，bc＝30 cm，如图所示放在Oxyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α＝30°和β＝60°，匀强磁场的磁感应强度B＝10－2 T．试计算：当磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz
方向时，穿过线圈的磁通量各
为多少？【思路点拨】　求解此题应注意以下两点：
(1)磁场与平面垂直时，Φ＝BS.
(2)磁场与平面不垂直时，Φ＝BS′，S′为平面在垂直磁场方向的投影的面积．变式训练
1.一圆形线圈所围面积为0.05 m2，垂直放在磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场中(如图所示)．求：
(1)穿过线圈的磁通量是多大？
(2)若这个线圈有50匝，穿过线
圈的磁通量又是多少？
(3)当线圈平面绕任一直径转过37°时，磁通量是多大？解析：(1)由于线圈与磁感线垂直，则由公式Φ＝BS得Φ＝BS＝0.8×0.05 Wb＝0.04 Wb.
(2)穿过每一匝线圈的磁通量都相等，都为Φ＝BS＝0.04 Wb.
(3)Φ＝BScos37°＝0.8×0.05×0.8 Wb＝3.2×10－2 Wb.
答案：(1)0.04 Wb　(2)0.04 Wb　(3)3.2×10－2 Wb要点二　判断是否产生感应电流的方法
学案导引
1.有人认为只要磁通量变化就能产生感应电流，对吗？
2.只要电路闭合或磁通量发生变化都能产生感应电流，对吗？1.感应电流产生的条件
(1)电路闭合．
(2)穿过电路的磁通量发生变化．
2.判断的基本方法
(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如何也不会产生感应电流．(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角．
(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化,若变化则产生感应电流,否则不产生感应电流. 如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行和垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流(　　)A．使线圈在纸平面内平动或转动
B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动
C．使线圈以ac为轴转动
D．使线圈以bd为轴稍做转动
【审题指导】　求解本题的关键是看穿过闭合线圈的磁通量是否变化．【精讲精析】　根据产生感应电流的条件可知：只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化,就能在回路中产生感应电流．线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，根据前面分析ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0,则磁通量一定要改变,回路中一定有感应电流产生．当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以bd为轴稍作转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选D.
【答案】　D变式训练
2.(2012·陕西师大附中高二期末)如图所示的装置是法拉第做的电磁感应实验电路图，他将两个匝数较多的线圈绕在一个铁环上，线圈A直接接在电源上，线圈B接指针在中央的电流表，关于这个实验，以下说法错误的是(　　)A．当开关S接通的瞬间，电流表上有电流
B．当开关S断开的瞬间，电流表上有电流
C．拿走铁环后，两线圈相距较近且保持原状,开关接通或断开的瞬间，电流表上没有电流
D．当开关闭合稳定后，B上无感应电流产生解析：选C.开关S接通或断开瞬间,A线圈中电流发生变化，使得穿过B线圈的磁通量变化，因此B线圈产生感应电流，A、B正确．开关S闭合稳定后，A线圈中电流不变，穿过B线圈的磁通量不变，B线圈没有感应电流,D正确．拿走铁环，开关接通或断开瞬间，A线圈电流变化，穿过B线圈的磁通量变化，B中有感应电流产生，只是比有铁环时弱一些，C错误．有关磁通量变化的计算
[经典案例]　(8分)面积为S的矩形线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框面成θ角(如图所示)，当线
框以ab为轴顺时针旋转90°时，
求穿过abcd面的磁通量的变化
量是多少？【思路点拨】　求解此题应把握以下两点：
(1)磁通量的大小由磁感应强度、线框面积及两者夹角三个因素决定．
(2)磁通量有正负，其正负取决于磁感线的贯穿方向．【解题样板】　开始时B与线框面成θ角，磁通量为Φ＝BSsinθ；(2分)
线框平面按题意方向转动时，磁通量减少，当转动90°时，磁通量变为“负”值，Φ2＝－BScosθ.(2分)
可见，磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)． (4分)
【答案】　－BS(cosθ＋sinθ)法拉第
法拉第是英国著名的物理学家和化学家.1791年9月生于英格兰一个铁匠家庭，由于家境贫苦，他只在7岁至9岁时读过两年小学，12岁上街卖报，13岁到一家图书装订店当学徒，利用业余时间刻苦学习．1812年22岁的法拉第有机会听了伦敦皇家学会会长、化学家戴维的一次化学讲座，更激起他参加科学工作的热切愿望．事后他把听讲记录寄给报告人,得到戴维的称赞，在戴维的帮助下进入皇家学院实验室，做戴维的助手.1816年发表第一篇有关化学方面的论文，1824年当选英国皇家学会会员，1825年任皇家学院实验室主任，1846年荣获伦福徳奖章和皇家勋章．他还是法国科学院院士．1820年奥斯特关于电流磁效应的发现，引起了法拉第的深思：既然电能产生磁，那么磁能否产生电呢？他反复研究和实验，经历五次重大的失败，终于在1831年发现了电磁感应现象，进而确立了电磁感应的基本定律，为建立经典电磁理论和电工学打下了基础．利用这一原理，他创造了电磁学史上第一台感应电动机,成为今天多种复杂电机的始祖．1833～1834年，他由实验得出了电解定律．
他的又一重要成果指出了磁场的概念．他反对电磁之间超距作用的说法，设想带电体、磁体或电流周围空间存在一种从电或磁激发出来的连续物质，起到传递电力、磁力的媒介作用．他把这些物质称作电场、磁场，1852年，他又引入了电场线和磁感线的要领并用铁粉显示了磁棒周围磁感线的形状．法拉第还用极深邃的物理洞察力对光和电的关系，做出了研究，预言了电磁波的存在和光可能是一种电磁振动的传播．法拉第是一位靠自学成才的伟大科学家，从小爱思考问题，学习非常勤奋．在科学的征途上走过了半个世纪，始终如一地实践了自己“献身于科学”的诺言，经常不分昼夜地在实验室工作．他热爱科学，不求名利，曾多次拒绝了任命和封爵，辞去了一些报酬很高的聘请，专心地从事科学研究.1867年8月在伦敦去世，后人为了纪念他用他的名字命名为电容的单位．