1、,第一章,电磁感应,目标定位,1.知道奥斯特发现了电流磁效应、法拉第发现了电磁感应现象. 2.知道磁通量和磁通量变化量的含义. 3.知道感应电流产生的条件,学案1 电磁感应的发现 感应电流产生的条件,知识探究,自我检测,哲学家康德说过，各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的你能举出一个例子吗？在电磁学领域，谁发现了电流的磁效应？谁证实了“磁生电”现象的存在？ 答案 摩擦生热表明了机械运动向热运动的转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第证实了“磁生电”现象的存在,一、电磁感应的发现,知识探究,问题设计,1奥斯特实验的启迪 1820年， 从实验中
2、发现了电流的 ，启迪人们去探究是不是存在 2电磁感应现象的发现 1831年，英国物理学家 发现了 现象，产生的电流叫做 电流他把“磁生电”的现象分为五类：变化中的 、变化中的 、运动中的恒定电流、运动中的、运动中的导线,奥斯特,磁效应,磁产生电,法拉第,电磁感应,感应,磁铁,磁场,电流,要点提炼,二、磁通量及其变化如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：,图1,问题设计,(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？ 答案 BS (2)若框架绕OO转过60，则穿过框架平面的磁通量为多少？,(3)若从图示位置转过90，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
3、答案 BS (4)若从图示位置转过180，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？ 答案 2BS,1磁通量 (1)定义：闭合导体回路的 与垂直穿过它的 的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面的磁感线的,面积,磁感应强度,条数,要点提炼,(2)公式： .其中S为回路平面在垂直磁场方向上的 面积，也称为有效面积所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为时，磁通量 ，如图2所示,图2,BS,投影,BSsin ,(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb. (4)注意：磁通量是标量，但有正负之分一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“ ”磁通量与线
4、圈的匝数 ,_,无关,2磁通量的变化量 (1)当B不变，有效面积S变化时， . (2)当B变化，S不变时， . (3)B和S同时变化，则 ，但此时BS. 特别提醒 计算穿过某平面的磁通量的变化量时，要注意前后磁通量的正负，如原磁通量1BS，当平面转过180后，磁通量2BS，磁通量的变化量2BS.,BS,BS,21,三、感应电流产生的条件1实验1(导体在磁场中做切割磁感线的运动)：如图3所示，导体AB垂直磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体AB沿着磁感线运动时，线路中_电流产生(均填“有”或“无”),图3,有,无,问题设计,实验表明什么情况下能产生感应电流？ 答案 实验表明：当闭合电路的一部分
5、导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就有感应电流产生,2实验2(通过闭合回路的磁场发生变化)： 如图4所示，螺线管B套在螺线管A外边，螺线管A经过滑动变阻器和开关与电池相连构成直流电路；螺线管B接电流计构成闭合电路进行以下操作并观察电流计指针摆动的情况将观察结果填入表中(填空中均填“摆动”或“不摆动”),图4,摆动,不摆动,摆动,摆动,不摆动,不摆动,不摆动,不摆动,(1)实验2中并没有导体在磁场中做切割磁感线的运动，但在接通或断开电源的瞬间或改变滑动变阻器的阻值时，B线圈中却出现感应电流，这说明什么？ 答案 说明导体在磁场中做切割磁感线运动不是产生感应电流的本质原因，通过闭合电路的磁场发生
6、变化也可以产生感应电流,(2)当实验2中开关闭合后，A线圈电流稳定时，B线圈中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？ 答案 说明感应电流的产生，不在于闭合回路中是否有磁场 (3)实验2两个线圈相互垂直放置时不能产生感应电流，这又说明什么？ 答案 说明感应电流的产生，不在于磁场是否变化,3试总结产生感应电流的条件 答案 实验1中，磁场是稳定的，但在导体切割磁感线运动时，通过回路的磁通量发生变化，回路中产生了感应电流；实验2通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变了磁通量，从而产生了感应电流，所以可以将产生感应电流的条件描述为“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”,1产
7、生感应电流的条件：穿过 电路的 发生变化 2特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： (1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割如图5所示，甲、乙两图中，导体是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线,图5,闭合,磁通量,要点提炼,(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去,电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？ 答案 当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,延伸思考,典例精析
8、,一、磁通量及其变化量的理解与计算,例1 如图6所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是( ),图6,A先减小后增大 B始终减小 C始终增大 D先增大后减小 解析 线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框的磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对 答案 A,例2 如图7所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成角，当线框转过90到如图所示的虚线位置时，试求：,图7,(1)初、末位置穿过线框的磁通量1和
9、2； 解析 解法一：在初始位置，把线框平面向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SSsin ，所以1 BSsin .在末位置，把线框平面向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos .,解法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于线框平面和平行于线框平面进行分解，得B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin ， 2B左SBScos .,答案 BSsin BScos ,(2)磁通量的变化量. 解析 开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减小，当转动时，穿过线
10、框的磁通量减小为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2BScos .所以，此过程中磁通量的变化量为21BScos BSsin BS(cos sin ) 答案 BS(cos sin ),二、产生感应电流的分析判断及实验探究,例3 如图8所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则( ),图8,A断开开关S，ab中有感应电流 B闭合开关S，ab中有感应电流 C无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流 D无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流,解析 两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导
11、轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故选项A、C错误； 若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故选项B正确，D错误 答案 B,针对训练 如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是( ),图9,A.开关S接通的瞬间 B.开关S接通后，电路中电流稳定时 C.开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间,ACD,例4 在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图10所示.它们是电流表、直流电源、带铁芯的线圈A、线圈B、开关、滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线
12、(图中已连好一根导线).,图10,答案 连接电路如图所示,课堂要点小结,1,2,3,4,自我检测,1.(对电磁感应现象的认识)下列关于电磁感应现象的认识，正确的是( ) A.它最先是由奥斯特通过实验发现的 B.它说明了电流周围存在磁场 C.它说明了闭合回路中磁通量变化时会产生电流 D.它说明了电流在磁场中会受到安培力,解析 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A错误； 电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误； 闭合回路的磁通量变化产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确； 电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到安培力，故D错误. 答案 C,1,2,3,4,1,2,3,4,2
13、. (对磁通量及其变化量的理解)如图11所示一矩形线框，从abcd位置移到abcd位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ( ) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先增大，再减小直到零，然后再增大，然后再减小,图11,1,2,3,4,解析 离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小，故A、B、C错误，D正确. 答案 D,1,2,3,4,3. (产生感应电流的分析
14、判断)如图12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，下列选项中可行的是( ) A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动 C.以ad边为轴转动(小于60) D.以bc边为轴转动(小于60),图12,1,2,3,4,解析 将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减小，所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流.,1,2,3,4,当线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过线框的磁通量在减小，所
15、以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60(60300)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不再产生感应电流.,1,2,3,4,当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积). 答案 ABC,1,2,3,4,4. (产生感应电流的分析判断)如图13所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( ) A.线圈中通以恒定的电流 B.通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动 C.通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动 D.将开关突然断开的瞬间,图13,1,2,3,4,解析 只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中的电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将开关断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流. 答案 A,
