3.电磁感应现象及应用
课后篇巩固提升
基础巩固
1.首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是 ( )
A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次
C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第
解析1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应;1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,选项D正确。
答案D
2.(多选)下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动,其中线框中有感应电流的是( )
解析A中导体虽然“切割”了磁感线,但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流。B中线框的一部分导体“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。C中虽然与A近似,但由于是非匀强磁场,运动过程中,穿过线框的磁感线条数增加,线框中有感应电流。D中线框尽管是部分切割,但磁感线条数不变,无感应电流。故选B、C。
答案BC
3.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是 ( )
解析选项A是用来探究影响安培力大小的因素的实验;选项B是研究电磁感应现象的实验,观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流;选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验;选项D是奥斯特实验,证明通电导线周围存在磁场。
答案B
4.
如图所示,条形磁铁正上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行。则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中,线框中的感应电流的情况是( )
A.线框中始终无感应电流
B.线框中始终有感应电流
C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部时无感应电流,过中部后又有感应电流
D.线框中开始无感应电流,当线框运动到磁铁中部时有感应电流,过中部后又无感应电流
解析先画出条形磁铁的磁场分布情况,然后分析线圈在平移过程中,穿过线框的磁通量的变化情况,可知,穿过线圈的磁通量始终在变化,故B正确。
答案B
5.(多选)下列说法中正确的是( )
A.只要导体相对磁场运动,导体中就一定会产生感应电流
B.闭合导体回路在磁场中做切割磁感线运动,导体回路中不一定会产生感应电流
C.只要穿过闭合导体回路的磁通量不为零,导体回路中就一定会产生感应电流
D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,导体回路中就一定会产生感应电流
解析产生感应电流要有两个条件:一是导体回路要闭合;二是穿过导体回路的磁通量要发生变化,故D正确;如果导体没有构成闭合回路或构成闭合回路但沿磁感线运动,导体中就没有感应电流,故A错误;如果闭合导体回路在与回路平面垂直的磁场中运动,两边都切割磁感线,但闭合导体回路的磁通量仍没有发生变化,也不产生感应电流,故B正确;穿过闭合导体回路的磁通量不为零,但如果磁通量没有变化,回路中就没有感应电流,故C错误。
答案BD
6.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( )
解析产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化,选项B符合要求。
答案B
能力提升
1.
如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有( )
A.使螺线管在线圈a所在平面内转动
B.使螺线管上的电流发生变化
C.使线圈以MN为轴转动
D.使线圈以与MN垂直的直径为轴转动
解析题图所示位置,线圈a所在平面与磁感线平行,穿过线圈的磁通量为零,当按A、B、C所述方式变化时,线圈a所在平面仍与磁感线平行,磁通量不变,不产生感应电流;按D所述方式变化时,由于线圈与磁场夹角变化引起磁通量变化,能够产生感应电流,故选D。
答案D
2.
如图所示,在匀强磁场中的U形导轨上,有两根等长的平行导线ab和cd,以相同的速度v匀速向右滑动。为使ab中有感应电流产生,对开关S来说( )
A.打开和闭合都可以
B.应打开
C.打开和闭合都不行
D.应闭合
解析若开关打开,导线运动时,闭合回路abdc中磁通量不变,不产生感应电流;若开关闭合,导线运动时,闭合回路abNM中磁通量变化,产生感应电流。所以,应选D选项。
答案D
3.
如图所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P,现用力从四周拉弹簧线圈,使线圈包围的面积变大,则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中,正确的是( )
A.磁通量增大,有感应电流产生
B.磁通量增大,无感应电流产生
C.磁通量减小,有感应电流产生
D.磁通量减小,无感应电流产生
解析
本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)。由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分,当弹簧线圈P的面积扩大时,垂直纸面向里的磁感线条数增加,而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的,故穿过P的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生。
答案C
4.(多选)假如月球车登月后要探测一下月球表面是否有磁场,应该怎样进行实验( )
A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无
B.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则判断月球表面无磁场
C.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则判断月球表面有磁场
D.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零
解析只要线圈中能产生感应电流,电流表有示数,就说明月球上一定有磁场。如果没有电流,只能说明线圈中的磁通量没有发生变化,需要变换转动轴或运动方向再试。如果线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,当空间有磁场时,至少会有一次产生感应电流,C、D正确。
答案CD
(共21张PPT)
3.电磁感应现象及应用
必备知识
自我检测
一、划时代的发现
1.“电生磁”的发现
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。
2.“磁生电”的发现
1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。
3.电磁感应
法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应,产生的电流叫感应电流。
必备知识
自我检测
二、产生感应电流的条件
1.实验观察
(1)导体棒在磁场中运动
必备知识
自我检测
(2)磁铁在线圈中运动
必备知识
自我检测
(3)模拟法拉第的实验
必备知识
自我检测
2.分析论证
(1)实验(1)表明:闭合导体回路包围的面积变化时,有电流产生;闭合导体回路包围的面积不变时,无电流产生。
(2)实验(2)表明:线圈中的磁场变化时,有感应电流;线圈中的磁场不变时,无感应电流。
(3)实验(3)表明:线圈B中磁场变化,有感应电流;线圈B中磁场不变,无感应电流。
(4)实验结论:产生感应电流的条件与磁场的变化有关系,与闭合导体回路包围的面积有关系。
3.感应电流产生的条件
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流。
必备知识
自我检测
三、电磁感应现象的应用
法拉第的圆盘发电机开辟了人类社会的电气化时代。生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的。电磁感应的应用不局限于此,电磁感应原理用于很多设备和系统,其中包括感应马达、发电机、充电池的无接触充电、感应铁架的电炉、感应焊接、电感器、电磁成型、磁场计、电磁感应灯、电动式传感器、麦克风等。
必备知识
自我检测
1.正误判断。
(1)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生。 ( )
解析:产生感应电流的条件:一是闭合电路,二是磁通量变化。有磁通量而不变化,是不会产生感应电流的。
答案:×
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生。 ( )
解析:磁通量发生变化,而螺线管回路不闭合,不会产生感应电流。
答案:×
必备知识
自我检测
(3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。 ( )
解析:只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时,闭合回路中才会产生感应电流。
答案:×
(4)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。 ( )
解析:产生感应电流的两个条件都满足才会有感应电流产生。
答案:√
必备知识
自我检测
2.探究讨论。
(1)奥斯特发现电流的磁效应对法拉第发现电磁感应现象有什么意义?
答案:正因为奥斯特发现了电流的磁效应,提示了电现象与磁现象之间存在某种联系,突破了人类对电与磁认识的局限性,使法拉第坚信有了磁场就一定会产生电流。
(2)电流的磁效应与电磁感应有什么区别?
答案:电流的磁效应是指电流周围产生磁场,即“电生磁”。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流,即“磁生电”。“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象,要正确区分这两种现象。
探究
随堂检测
探究产生感应电流的条件
情景导引
如图所示,原线圈(小螺线管)接电源、开关和滑动变阻器,副线圈(大螺线管)接电流表,按照表中实验操作进行实验,观察有无感应电流产生,完成下表。
探究
随堂检测
要点提示:①有 ②有 ③无 ④有 ⑤变化 ⑥不变
探究
随堂检测
知识归纳
1.产生感应电流的条件
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。
2.感应电流有无的判断
引起感应电流的表面因素很多,但本质的原因是磁通量的变化。只要穿过闭合电路的磁通量变化,闭合电路中就有感应电流产生。
探究
随堂检测
穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下四种情况:
画龙点睛 (1)电路为闭合电路。(2)穿过电路的磁通量发生变化。两条必须同时满足,才能产生感应电流。
探究
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实例引导
例题如图所示,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。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是( )
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
探究
随堂检测
解析:当线圈以bc为轴转动45°时,ad边刚好还没有进入磁场,这样,穿过线圈的磁感线的条数没有发生变化,磁通量不发生改变,所以在回路中不会产生感应电流,A错误。当以ad为轴转动45°时,bc边刚好要离开磁场,这样,穿过线圈的磁感线的条数将不断减少,所以在回路中会产生感应电流,选项B正确。当将线圈向下平移或者向上平移时,穿过线圈的磁感线的条数均没有发生变化,磁通量不发生改变,所以在回路中不会产生感应电流,选项C、D错误。
答案:B
探究
随堂检测
规律方法判断是否产生感应电流的技巧
(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件,二者缺一不可。
(2)磁通量发生变化,其主要内涵体现在“变化”上,磁通量很大,若没有变化,也不会产生感应电流,开始磁通量虽然是零,但是变化的,仍然可以产生感应电流。
(3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能。
探究
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1.(多选)如图所示,在正方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一平面内,两者有共同的中心轴线OO',关于线圈中产生感应电流的下列说法正确的是 ( )
A.当磁铁向纸面外平移时,线圈中不产生感应电流
B.当磁铁向上平移时,线圈中不产生感应电流
C.当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流
D.当磁铁N极向纸外、S极向纸里绕OO'轴转动时,线圈中产生感应电流
探究
随堂检测
解析:由于线圈与磁铁在同一平面内,两者有共同的中心轴线OO',由条形磁铁的磁感线分布的轴对称性可以判断出此时线圈中的磁通量为零。当磁铁向纸面外平移时,N极发出的磁感线从磁铁外部再回到S极,所以在平移过程中,线圈中没有磁通量的改变,不产生感应电流,A正确;当磁铁向上平移时或者当磁铁向下平移时,线圈始终在条形磁铁的轴线上,所以磁通量始终为零,所以线圈中不产生感应电流,所以B正确,C错误;当磁铁N极向纸外、S极向纸里绕OO'轴转动时,线圈中的磁通量将由零开始逐渐增加,所以磁通量发生了变化,将会产生感应电流,所以D正确。
答案:ABD
探究
随堂检测
2.(多选)如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线框产生感应电流的是( )
A.导线中的电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以AB边为轴转动
答案:ABD
