人教版高二物理选修3-2第四章 4.2 探究感应电流产生的条件 导学案

《探究感应电流产生的条件》导学案
江苏省赣榆高级中学(222100)
陈修斌
●目标要求
1．通过实验探究，探究和理解感应电流的产生条件．
2．通过实验探究，知道感应电流的方向与哪些因素有关．
●重点和难点
能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能否发生．
课前导学
电磁感应的探索历程
新知探究
一、感应电流的最初认知过程
1．猜想和类比
问题1
奥斯特实验（1820年）说明了什么？
答：
。
问题2　利用逆向思维思考：既然电流能够产生磁场，反过来，磁场是不是也能产生电流呢？
答：
。
2．法拉第的最初设想
最初，法拉弟把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏电流表，也没有电流。
怎样才能产生电流呢？让我们通过几个实验来探究一下这个问题吧。
二、实验探究产生感应电流的条件
【演示实验一】
导体在磁场中运动
1．观察提问
如图4.2-1，由导体AB，电流表构成的闭合回路，当AB分别做左、右运动和上、下运动时做切割磁感线运动时，电流表指针的偏转情况如何？
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
导体左、右运动
?
导体上、下运动
?
2．实验结论：
。
结
论：回路中有电流，这种现象称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
【演示实验二】
向线圈中插入（抽出）磁铁
1．观察提问
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
磁铁插入线圈过程
?
磁铁在线圈中静止时
?
磁铁从线圈中抽出过程
?
如图4.2-2，由线圈，电流表构成的闭合回路，当条形磁铁插入、抽出或停在线圈时，电流表指针的偏转情况如何？
2．实验结论：
。
结
论：有感应电流，而当磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转，无感应电流
【演示实验三】
模仿法拉第的实验
1．观察提问
如图4.2-3，由线圈B和电流表构成的闭合回路，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，把线圈A装在线圈B的里面，当开关接通瞬间、开关断开瞬间、开关闭合时，滑动变阻器不动以及开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片时，电流表指针的偏转情况如何？
结
论：有感应电流，而当a中电流稳定时，电流表指针不偏转。无感应电流。
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
开关接通瞬间
开关断开瞬间
开关接通后，滑片不动
开关接通后，迅速移动滑片
2．实验结论：
。
三、实验的分析归纳
1．从图4.2-1的实验中可以看出，磁感应强度B
（“不变”或“改变”），闭合回路包围的面积S
（填不变”或“改变”），
感应电流（填“产生”或“不产生”）。
2．从图4.2-2的实验中可以看出，磁铁插入（抽出）线圈的过程，磁感应强度B
（填“不变”或“改变”），闭合回路包围的面积S
（填不变”或“改变”），
感应电流（填“产生”或“不产生”）；
磁铁在线圈中静止时，磁感应强度B
（“不变”或“改变”），闭合回路包围的面积S
（填不变”或“改变”），
感应电流（填“产生”或“不产生”）。
3．从图4.2-3的实验中可以看出，开关闭合（断开）瞬间以及迅速移动滑动变阻器滑片时，线圈A中的电流
（填“不变化”或“迅速变化”），产生的磁场的强弱也
（填“不变化”或“迅速变化”）,又由于两个线圈套在一起，所以通过线圈B的磁场强弱也
（填“不变化”或“迅速变化”）,这种情况下线圈B中
感应电流（填“产生”或“不产生”）。
4．通过以上三个实验的分析发现它们有一个共同点就是穿过闭合回路的
发生变化，闭合回路中就有
。
四、实例探究
如图4.2-7把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由。
你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？试一试。
课堂检测
1．一个闭合线圈中没有感应电流产生，由此可以得出（
）
A．此时此地一定没有磁场
B．此时此地一定没有磁场的变化
C．穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
2．关于电磁感应，下列说法正确的是（
）
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
3．某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关的瞬间，电流表的指针都没有偏转，其原因是（
）
A．开关位置接错了
B．电流表的正、负极接反了
C．线圈B的接头3、4接反了
D．蓄电池的正、负极接反了
拓展阅读
1.法拉第：迈克尔·法拉第(Michael
Faraday,
1791-1867)是19世纪电磁学领域中最伟大的实验物理学家．他于1791年9月22日生于伦敦附近的纽因格顿，由于家境贫苦，他只在7岁到9岁读过两年小学．12岁当报童，13岁在一家书店当了装订书的学徒．他喜欢读书，利用在书店的条件，读了许多科学书籍，
1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”．他在这方面进行了系统的研究．起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了．经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功．
1831年11月24日的论文中，他把产生感应电流的情况概括成五类：变化着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体．他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与原电流本身有关．他将这一现象与导体上的静电感应模拟，把它取名为“电磁感应”．
附答案
［课前导学］
1.奥斯特
2.法拉第
3．变化；运动；①变化的电流
；②变化的磁场
；③运动的恒定电流
；④运动的磁场
；
⑤在磁场中运动的导体
；电磁感应
；感应电流
［新知探究］
一、感应电流的最初认知过程
问题1：奥斯特实验说明电流能产生磁场---即电流的磁效应。
问题2：可以产生电流
二、实验探究产生感应电流的条件
【演示实验一】
导体在磁场中运动
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
导体左、右运动
偏转
导体上、下运动
不偏转
结论：闭合回路中有电流，这种现象称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
【演示实验二】
向线圈中插入（抽出）磁铁
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
磁铁插入线圈过程
偏转
磁铁在线圈中静止时
不偏转
磁铁从线圈中抽出过程
偏转
结论：当条形磁铁插入或抽出时，电流表的指针偏转，闭合回路中有感应电流；而当磁铁与线圈相对静止时，电流表指针不偏转，闭合回路中无感应电流。
【演示实验三】
模仿法拉第的实验
操
作
电流表指针的偏转情况（填“偏转”、或“不偏转”）
开关接通瞬间
偏转
开关断开瞬间
偏转
开关接通后，滑片不动
不偏转
开关接通后，迅速移动滑片
偏转
结论：当移动变阻器滑片（或通断开关）时，电流表指针偏转，闭合回路中有感应电流，而当线圈A中电流稳定时，电流表指针不偏转，闭合回路中无感应电流。
三、实验的分析归纳
1．不变，改变，产生；2．改变，不变，产生，不变，不变，不产生；3．迅速变化，迅速变化，迅速变化，产生；4．磁通量，感应电流
四、实例探究
可以发电。地球可视为一个磁偶极，其中一极位于地理北极附近，另一极位于地理南极附近。摇绳时绳子做切割磁感线运动。由于地磁场是南北向的，因此东西方向站发电的可能性大些。
［自我检测］
1、答案CD
解析：闭合线圈中有无感应电流的关键是看通过线圈的磁通量是否发生变化，线圈处于磁场中，但磁感应强度不变化，线圈的有效面积也不变，磁通量就不变，则没有感应电流产生，选项A错；若磁感应强度和线圈的有效面积同时变化，但磁通量没有变化，线圈中也就没有感应电流产生，选项B错；穿过线圈平面磁感线的条数是指穿过闭合线圈的净条数，只要净条数不变，就—定不产生感应电流，故选项C、D正确。
2、答案D
解析：导体相对磁场运动不一定切割磁感线，切割磁感线，通过闭合回路的有效面积也不一定变化，则A、B、C三个选项中通过导体的磁通量都有可能不发生变化，故只有选项D正确。
3、答案A
解析：按题图所示电路，由于电池与线圈A串联，稳定的电流产生稳定的磁场，穿过线圈B中的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不会发生偏转，要让通过线圈B中的磁通量发生变化，开关应接在与电池相连的电路中，故选A。