物理：4.2《探究电磁感应产生的条件》学案（新人教版选修3－2）
文档属性
| 名称 | 物理：4.2《探究电磁感应产生的条件》学案（新人教版选修3－2） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 44.9KB | ||
| 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 | 2009-07-09 17:33:00 | ||
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文档简介
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探究电磁感应产生的条件
知识导学
学习本节时，着重理解感应电流产生的条件.
首先在闭合电路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是取决于回路里是否有磁通量.
其次磁通量发生变化，主要表现为两种形式：一种是回路的面积不变，而穿过回路的磁场变化引起磁通量发生变化，即ΔΦ=ΔBS，回路中产生感应电流；另一种是磁场不变，而回路面积发生变化引起磁通量发生变化，即ΔΦ=BΔS，回路产生感应电流，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流就属于这种情况.
总之，由于磁通量Φ表示穿过磁场中某个面积的磁感线的条数，磁通量的大小正比于磁场穿过回路的磁感线的净条数，因而无论是磁场变化还是回路相对于磁场的正对面积变化所引起的磁通量变化，均可根据穿过回路磁感线的净条数的变化来说明磁通量的变化.
疑难导析
1.理解电磁感应的产生条件时，要掌握“切割”和“变化”，即当闭合电路的一部分导体切割磁感线时电路中产生电流，穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路就会产生感应电流.
2.关于磁通量的变化
（1）磁通量的变化是产生感应电流的必要条件，根据磁通量的计算公式Φ=BSsinθ可以看出，穿过闭合电路的磁通量发生变化有下列几种可能情形：①闭合电路所处磁场的磁感应强度B发生了变化；②闭合电路所围面积S发生了变化；③闭合电路所围面积与磁场方向的夹角θ发生了变化；④也可以是上述三个因素中的两个或三个因素同时发生了变化.
（2）如果闭合电路所处磁场是电流产生的，电流变化必然导致磁场变化，从而发生电磁感应现象，导致感应电流的产生.
（3）通电的闭合电路中，由于自身电流的变化而产生的电磁感应现象，即自感现象，也是经常发生的.
可见，磁通量变化的原因和变化的方式很多也很复杂，“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”的结论，是从大量实验探索中，经过抽象思维，归纳总结出来的，学习这些知识，就要学会对具体问题进行具体分析的本领，在分析解决实际问题的过程中努力培养提高综合运用知识的能力和抽象思维的能力.
问题导思
设计实验时，必须根据目的来确定科学的方法.
穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.
因为磁通量Φ=BScosθ（其中θ为线圈所在平面和与磁感线垂直的平面之间的夹角），所以引起磁通量发生变化的因?素有：
（1）仅磁场的磁感应强度B发生变化而引起闭合回路中的磁通量Φ发生变化.
（2）仅闭合回路的面积S发生变化而导致闭合回路中的磁通量Φ发生变化.
闭合回路中的部分导体切割磁感线运动时也会引起闭合回路的面积发生变化，从而导致穿过闭合回路的磁通量中发生变化.
（3）闭合回路所在平面与磁感应强度方向之间的夹角发生变化而导致磁通量发生变化.
典题导考
绿色通道：在运用磁通量的公式进行计算时，应理解并牢记Φ=BS⊥，而不要盲目套用Φ=BSsinθ，因为题目中给出的θ角不一定是磁场方向与平面之间的夹角.
【典题变式1】 如图4-2-10所示，有一矩形线圈，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量是多大？
图4-2-10
思路解析：这种情况，线圈平面与磁场方向不垂直，不能用Φ=BS直接计算，应把S投影到与B垂直的方向，即水平方向，可得Φ=BS⊥= BScosθ.
答案：Φ=BScosθ
绿色通道:注意有相反方向的磁场产生的磁通量判断，首先清楚哪个的磁通量大，然后再看它们各自如何变化，进而判断总磁通量情况.
【典题变式2】 如图4-2-12所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？
图4-2-12
思路解析：注意弹簧面所在处有两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增加（穿过弹簧圈的外部磁感线增多），故Φ=|Φ内|－|Φ外|应减少.
答案：减少
绿色通道：利用公式Φ=BSsinθ计算磁通量的大小，应注意用此公式条件：
当B⊥S时，Φ=B·S
当B∥S时，Φ=0
当B与S夹角为θ时，Φ=BSsinθ.
【典题变式3】 匀强磁场的磁感应强度为B，线圈面积为S.当线圈从图4-2-14所示的位置绕轴OO′转过α角时，穿过线圈的磁通量为（ ）
图4-2-14
A.BS B.BSsinα C.BScosα D.BS（1-sinα）
思路解析：如图4-2-15可知Φ=BScosα，C正确，关键是求出垂直于B的面积Scosα.
图4-2-15
答案：C
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探究电磁感应产生的条件
知识导学
学习本节时，着重理解感应电流产生的条件.
首先在闭合电路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是取决于回路里是否有磁通量.
其次磁通量发生变化，主要表现为两种形式：一种是回路的面积不变，而穿过回路的磁场变化引起磁通量发生变化，即ΔΦ=ΔBS，回路中产生感应电流；另一种是磁场不变，而回路面积发生变化引起磁通量发生变化，即ΔΦ=BΔS，回路产生感应电流，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流就属于这种情况.
总之，由于磁通量Φ表示穿过磁场中某个面积的磁感线的条数，磁通量的大小正比于磁场穿过回路的磁感线的净条数，因而无论是磁场变化还是回路相对于磁场的正对面积变化所引起的磁通量变化，均可根据穿过回路磁感线的净条数的变化来说明磁通量的变化.
疑难导析
1.理解电磁感应的产生条件时，要掌握“切割”和“变化”，即当闭合电路的一部分导体切割磁感线时电路中产生电流，穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路就会产生感应电流.
2.关于磁通量的变化
（1）磁通量的变化是产生感应电流的必要条件，根据磁通量的计算公式Φ=BSsinθ可以看出，穿过闭合电路的磁通量发生变化有下列几种可能情形：①闭合电路所处磁场的磁感应强度B发生了变化；②闭合电路所围面积S发生了变化；③闭合电路所围面积与磁场方向的夹角θ发生了变化；④也可以是上述三个因素中的两个或三个因素同时发生了变化.
（2）如果闭合电路所处磁场是电流产生的，电流变化必然导致磁场变化，从而发生电磁感应现象，导致感应电流的产生.
（3）通电的闭合电路中，由于自身电流的变化而产生的电磁感应现象，即自感现象，也是经常发生的.
可见，磁通量变化的原因和变化的方式很多也很复杂，“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”的结论，是从大量实验探索中，经过抽象思维，归纳总结出来的，学习这些知识，就要学会对具体问题进行具体分析的本领，在分析解决实际问题的过程中努力培养提高综合运用知识的能力和抽象思维的能力.
问题导思
设计实验时，必须根据目的来确定科学的方法.
穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.
因为磁通量Φ=BScosθ（其中θ为线圈所在平面和与磁感线垂直的平面之间的夹角），所以引起磁通量发生变化的因?素有：
（1）仅磁场的磁感应强度B发生变化而引起闭合回路中的磁通量Φ发生变化.
（2）仅闭合回路的面积S发生变化而导致闭合回路中的磁通量Φ发生变化.
闭合回路中的部分导体切割磁感线运动时也会引起闭合回路的面积发生变化，从而导致穿过闭合回路的磁通量中发生变化.
（3）闭合回路所在平面与磁感应强度方向之间的夹角发生变化而导致磁通量发生变化.
典题导考
绿色通道：在运用磁通量的公式进行计算时，应理解并牢记Φ=BS⊥，而不要盲目套用Φ=BSsinθ，因为题目中给出的θ角不一定是磁场方向与平面之间的夹角.
【典题变式1】 如图4-2-10所示，有一矩形线圈，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量是多大？
图4-2-10
思路解析：这种情况，线圈平面与磁场方向不垂直，不能用Φ=BS直接计算，应把S投影到与B垂直的方向，即水平方向，可得Φ=BS⊥= BScosθ.
答案：Φ=BScosθ
绿色通道:注意有相反方向的磁场产生的磁通量判断，首先清楚哪个的磁通量大，然后再看它们各自如何变化，进而判断总磁通量情况.
【典题变式2】 如图4-2-12所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？
图4-2-12
思路解析：注意弹簧面所在处有两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增加（穿过弹簧圈的外部磁感线增多），故Φ=|Φ内|－|Φ外|应减少.
答案：减少
绿色通道：利用公式Φ=BSsinθ计算磁通量的大小，应注意用此公式条件：
当B⊥S时，Φ=B·S
当B∥S时，Φ=0
当B与S夹角为θ时，Φ=BSsinθ.
【典题变式3】 匀强磁场的磁感应强度为B，线圈面积为S.当线圈从图4-2-14所示的位置绕轴OO′转过α角时，穿过线圈的磁通量为（ ）
图4-2-14
A.BS B.BSsinα C.BScosα D.BS（1-sinα）
思路解析：如图4-2-15可知Φ=BScosα，C正确，关键是求出垂直于B的面积Scosα.
图4-2-15
答案：C
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