人教版高中物理选修3-2第四章4．1、4．2划时代的发现、探究感应电流的产生条件同步学案

第四章　电磁感应
1　划时代的发现
学习目标
1.知道奥斯特实验、电磁感应现象.
2.了解电生磁和磁生电的发现过程.
3.知道电磁感应和感应电流的定义.
自主探究
1.电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力,揭示了　　　　和　　　　之间存在的某种联系.?
2.1831年8月29日,　　　　发现了电磁现象;把两个线圈绕在同一个铁环上,一个线圈接到　　　　上,另一个线圈接入　　　　,在给一个线圈　　　　或　　　　的瞬间,发现了另一个线圈中也出现了　　　　.?
3.法拉第把引起电流的原因概括为五类,它们都与　　　　相联系,即:变化的　　　　、变化的　　　　、运动的　　　　、运动的　　　　、在　　　　中运动的导体.?
课堂检测
1.发现电流的磁效应的科学家是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.安培 B.法拉第 C.奥斯特 D.麦克斯韦
2.发电机的基本原理是电磁感应,发现电磁感应现象的科学家是(　　)
A.安培 B.赫兹 C.法拉第 D.麦克斯韦
3.下列现象中,属于电磁感应现象的是(　　)
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路中产生感应电流
C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
4.奥斯特实验要有明显的效果,通电导线必须　　　　放置.?
5.法拉第曾经做过两类实验,一是在强磁体旁边放置导线或线圈,希望在导线或线圈中感应出电流;二是两根导线并列放置,其中一根通有电流,希望在另一根中感应出电流.这两类实验成功了吗?
自主探究
1.电现象　磁现象 2.法拉第　电源　电流表　通电　断电　电流
3.变化和运动　电流　磁场　恒定电流　磁铁　磁场
课堂检测
1.C　2.C　3.B 4.沿着南北方向 5.没有成功
第四章　电磁感应
2　探究感应电流的产生条件
学习目标
1.知道产生感应电流的条件.
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.
3.学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法.
4.通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件.
合作探究
一、探究电磁感应的产生条件
1.思考讨论:把一条长约10 m的电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合导体回路.两个同学迅速摇动这条电线.
(1)两个同学沿着南北方向站立.
(2)两个同学沿着东西方向站立.
其他同学认真观察在哪种方式下,灵敏电流计的指针会偏转?
总结:两位同学沿着东西方向站立的情况,指针发生了明显的偏转,说明　 　　.?
2.探究实验
(1)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中抽出

磁铁的动作 表针摆动方向 磁铁的动作 表针摆动方向
N极插入线圈 S极插入线圈
N极停在线圈中 S极停在线圈中
N极从线圈中抽出 S极从线圈中抽出
总结:磁铁在线圈中运动时,线圈中　　　　感应电流;磁铁在线圈中静止时,线圈中　　　　感应电流.?

(2)模仿法拉第的实验

开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片

总结:线圈A在线圈B中的磁场发生变化时,线圈B中　　　　感应电流;线圈A在线圈B中的磁场不变时,线圈B中　　　　感应电流.?
3.分析论证:请根据以上探究实验进行分析,尝试归纳感应电流的产生条件: .?
(1)闭合电路与磁铁发生相对运动时,线圈中的磁场强弱变化,可以产生感应电流.

(2)开关通断或滑动变阻器的滑片迅速移动时,线圈A中的电流变化,线圈A中电流产生的磁场强弱发生变化,线圈B中可以产生感应电流.


(3)对于导体切割磁感线可以产生感应电流的实验电路,可以简化为如图所示的电路.
闭合导体回路中能够产生感应电流,是因为导体切割磁感线.虽然磁场的强弱没有变化,但是闭合导体回路所包围的面积发生了变化.
总结:感应电流的产生条件是,　 .?
二、磁通量
自主学习:根据教师通过多媒体课件展示的内容,理解和记忆磁通量的相关知识.
1.物理意义:表示穿过某一面积的　　　　　　　,用字母符号Φ表示.?

2.计算公式:Φ=　　　　,式中　　　　为匀强磁场的磁感应强度,　　　　为有磁感线穿过且与B垂直的有效面积.?
如图所示,1和2为垂直磁场放置的两个圆环,虚线框内有匀强磁场,由于环1和环2在磁场中的面积相同,所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的.
3.国际单位:　　　　,符号是　　　　,1　　　　=1 T·m2.?
4.磁通量是　　　　.若规定磁感线穿入这个平面为正,则穿出为　　　　.若穿过一个面的磁感线来自相反方向,则穿过这个面的磁通量应为　　　　.?

如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd,垂直于磁场放置,现使线圈以ab边为轴转180°,若规定初态的磁通量为正,即Φ1=BS,则末态的磁通量Φ2=-BS.
5.穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关.因为穿过线圈的磁感线条数与匝数无关,所以多匝线圈时,不影响磁通量的计算.
课堂检测
1.下列关于磁通量的说法中,正确的是(　　)
A.磁通量不仅有大小还有方向,所以是矢量
B.在匀强磁场中,A线圈的面积比B线圈的面积大,则穿过A线圈的磁通量一定比穿过B线圈的大
C.磁通量大,磁感应强度不一定大
D.把某线圈放在磁场中的M、N两点,若放在M处的磁通量比放在N处的大,则M处的磁感应强度一定比N处的大
2.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(　　)

3.如图所示,竖直放置的长直导线通以图示方向的电流,有一矩形金属线框abcd与导线在同一平面内,下列情况中矩形线框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
4.如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列方法中不可行的是(　　)

A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动(小于90°)
C.以ad边为轴转动(小于60°) D.以bc边为轴转动(小于60°)
5.关于电磁感应,下列说法中正确的是(　　)
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的运动,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
6.在匀强磁场中有两根平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直,导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd,如图所示,两根导体棒匀速移动的速率分别为v1和v2,则下列情况可以使回路中产生感应电流的是(　　)

A.ab、cd均向右运动,且v1=v2 B.ab、cd均向右运动,且v1>v2
C.ab、cd均向左运动,且v1>v2 D.ab向右运动,cd向左运动,且v1=v2
7.如图所示,用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合,哪些组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O点为线圈的圆心,图D中直导线与圆形线圈垂直,并与中心轴重合)(　　)

8.一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,若球冠的底面大圆半径为r,磁场方向与球冠底面垂直,则穿过整个球冠的磁通量为　　　　　. ?
9.如图是研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方法:

(1)　　　　　　　　　　　　; ?
(2)　　　　　　　　　　　　; ?
(3)　　　　　　　　　　　　. ?

10.已知与磁感应强度B=0.8 T垂直的单匝线圈面积为0.5 m2,求:
(1)线圈的磁通量为多少?
(2)线圈位置转过53°时,磁通量为多少?
11.如图所示,线圈A中接有如图所示的电源,线圈B有一半的面积处在线圈A中,两线圈平行但不接触.则在开关S闭合的瞬间,线圈B中是否会产生感应电流?



参考答案:
自主探究
1.切割磁感线
2.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流
合作探究
一、探究电磁感应的产生条件
1.产生了感应电流
2.(1)产生　不产生　(2)产生　不产生
3.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流
二、磁通量
1.磁感线条数的多少
2.BS　B　S
3.韦伯　Wb　Wb　4.标量　负　其代数和
课堂检测
1.C　2.B 3.C　4.D　5.D 6.BCD　7.BC　
8.答案:Bπr2
9.答案:实验连接图如图所示.


(1)合上(或断开)开关瞬间　(2)将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽出的过程中　(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑动片时
10.答案:(1)0.4 Wb　(2)0.24 Wb
11.答案:产生感应电流