2018-2019學(xué)年高中物理第二章電流與磁場(chǎng)4電磁感應(yīng)定律學(xué)案教科版選修1-1

1、4 電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生條件.(難點(diǎn))2 .知道法拉第電磁感應(yīng)定律，會(huì)用法拉 第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.(重點(diǎn))3 .了解發(fā)電機(jī)的工作原理也址窖左1電闿酸-迄式一L上闍|1宦電桝|自主預(yù)習(xí)探新知知識(shí)梳理、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國物理學(xué)家法拉第在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的啟發(fā)下，經(jīng)過十年 不懈努力發(fā)現(xiàn)的.2.概念(1) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象：只要通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,就會(huì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種由于磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng).(2) 感應(yīng)電流：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所生成的電流叫感應(yīng)電流.二、法拉第電磁感應(yīng)定律發(fā)電機(jī)1. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1) 概念：

2、由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2) 產(chǎn)生條件：只要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，在回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2. 法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比.公式：E=，若為n匝線圈，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為：E=n.t_ t3. 交流發(fā)電機(jī)(1)結(jié)構(gòu)：產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體、線圈、轉(zhuǎn)軸、滑環(huán)、電刷等組成.原理：線圈在磁場(chǎng)中切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電流.常見的發(fā)電機(jī)形式有：水力、風(fēng)力、蒸汽壓力等.4. 新型發(fā)電方式知識(shí)脈絡(luò)2其他發(fā)電形式有：太陽能發(fā)電、 磁流體發(fā)電等，此外還有新型化學(xué)電池發(fā)電，熱電子發(fā) 射發(fā)電等.基礎(chǔ)自測(cè)31 思考判斷(1) 奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電生磁

3、”的現(xiàn)象之后，激發(fā)人們?nèi)ヌ剿鳌按派姟钡姆椒?()(2) 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.()(3) 只要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.()(4) 線圈中磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.()(5) 線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.()【提示】V(2)V(3)VX(5)V2.關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A.只要有磁通量穿過電路，電路中就有感應(yīng)電流B. 只要閉合電路在做運(yùn)動(dòng)，電路中就有感應(yīng)電流C. 只要穿過閉合電路的磁通量足夠大，電路中就有感應(yīng)電流D. 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電流D 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為： 穿過閉合回路

4、的磁通量發(fā)生變化,電路做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，D 正確.3.下列現(xiàn)象涉及電磁感應(yīng)的是( )W7D.htl子W在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)B 電子束在顯像管中的偏轉(zhuǎn)是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，故 A 錯(cuò)誤；安全門報(bào)警是利用電磁感應(yīng)原理工作的，故B 正確；燈絲顫抖是因?yàn)橥婋娏魇艿酱艌?chǎng)力的作用，故C 錯(cuò)誤;或者閉合回路的一部分丄電子?xùn)c在皿像骨中的偏轉(zhuǎn)氐機(jī)場(chǎng)的安檢門4電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)是利用了運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，故D 錯(cuò)誤.故選 B.4.穿過一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量始終為每秒均勻增加1 Wb,則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032051】A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加1 VB.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少1 VC.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為1

5、 VD.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為一個(gè)確定值，但由于線圈有電阻，電動(dòng)勢(shì)小于1 VC 磁通量始終保持每秒鐘均勻地增加1 Wb,則E=1V = 1 V ,知線圈中的感t15應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為 1 V，與線圈的電阻無關(guān).故 C 正確，ABD 錯(cuò)誤.故選 C.合作探究攻重難1.感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件其條件可以歸納為兩個(gè)：一是電路本身必須閉合，二是穿過回路本身的磁通量發(fā)生變化.這里主要體現(xiàn)在“變化”上，回路中有沒有磁通量穿過不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過回路的磁通量很大但無變化，那么無論多么大，都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.2引起磁通量變化的方法根據(jù)磁通量的定義式 二BS,引起磁通量變化的方法有：(1) 由于磁場(chǎng)變化而引起

6、閉合回路的磁通量的變化.(2) 磁場(chǎng)不變，由于閉合回路的面積S發(fā)生變化而引起磁通量的變化.(3) 磁場(chǎng)、閉合回路面積都發(fā)生變化時(shí)，也可引起穿過閉合電路的磁通量的變化.總之，穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時(shí)磁通量就發(fā)生了變化.3.產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法(1)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)如圖 2-4-1 所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 線路中有電流產(chǎn)生， 而導(dǎo)體AB順著磁 感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中無電流產(chǎn)生.圖 2-4-1(2) 磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)如圖所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生， 但磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線路中無電流產(chǎn)生.(3) 改變螺線管AB中的電流如圖 2-4-2 所

7、示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動(dòng)，當(dāng)開關(guān) S 接通或斷開時(shí)，電 流表中6有電流通過； 若開關(guān) S 一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中也有電流通過.7（1）穿過它的磁通量是否有變化？如有變化，怎樣變？（2）閉合環(huán)中是否存在感應(yīng)電流，為什么？【解析】 條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向由S 極到 N 極，外部從 N 極到 S 極；條形磁鐵外部向下穿過閉合環(huán)的磁通量抵消了一部分內(nèi)部向上穿過的磁通量，當(dāng)環(huán)收縮時(shí)被抵消的部分減少，所以穿過閉合環(huán)的磁通量增加，由于穿過環(huán)的磁通量有變化，所以在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流.【答案】（1）變化；增加（2）有；因?yàn)榇┻^閉合環(huán)的磁通量有變化規(guī)律方法注意有相反方向的磁場(chǎng)

8、產(chǎn)生的磁通量的判斷、首先要清楚哪個(gè)方向的磁通量大，然后再看它們各自如何變化，進(jìn)而判斷總磁通量變化情況I_ _ J針對(duì)訓(xùn)練1.如圖 2-4-4 所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)足夠大，閉合線圈abed處在磁場(chǎng)中，且與磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直，則下列說法中，正確的是（）X xx xa -X X X - *dCX XX X圖 2-4-4A.線圈在該平面內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有感應(yīng)電流例有一根由金屬絲繞制成的閉合環(huán)套在條形磁鐵上，如圖2-4-3 所示，當(dāng)閉合環(huán)收縮導(dǎo)致它所圍的面積減小時(shí):圖 2-4-2圖 2-4-38B.線圈在該平面內(nèi)做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有感應(yīng)電流C. 線圈在該平面內(nèi)以 a 為圓心做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有感應(yīng)電流D.以上三種情況

9、，均無感應(yīng)電流D 線圈在該平面內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量不變，則無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈在該平面內(nèi)做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量不變，則無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選 項(xiàng) B 錯(cuò)誤；線圈在該平面內(nèi)以a為圓心做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，則無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤，D 正確；故選 D.I考點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1.如何區(qū)分磁誦量、磁通量的變化量 、磁通量的變化率t物理量單位物理意義磁誦量Wb表示在某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少磁誦量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多 少磁誦量的 卄步 變化率tWb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢(1)

10、是狀態(tài)量，是閉合回路在某時(shí)刻(某 位 置)穿 過 回 路 的 磁 感 線 的 條 數(shù) ， 當(dāng) 磁 場(chǎng) 與 回路平面垂直時(shí)，=BS(2) 是過程量， 是表示閉合回路從某一時(shí)刻變化到另一時(shí)刻的磁通量的增減， 即 二21.常見磁通量變化方式有：B不變，S變；S不變，B變；B和S都變，回路在 磁場(chǎng)中相對(duì)位置改變(如轉(zhuǎn)動(dòng)等)總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化， 磁通量就會(huì)變化.(3) 晉表示磁通量的變化快慢，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化，又稱為磁通量的變化率.、晉的大小沒有直接關(guān)系， 這一點(diǎn)可與運(yùn)動(dòng)學(xué)中v、v、晉三者類比.需 要指出的是：很大，罟可能很??；很小，十可能很大；二 0，罟可能不為零(如 線圈平面

11、轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí))當(dāng)按正弦規(guī)律變化時(shí)， 最大時(shí)，=0，反之，當(dāng)t土冃,為零時(shí)，p 最大.2.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率，與的大小、的9【答案】 80 V規(guī)律方法磁通量的變化工21.在 0.02 s 內(nèi)磁場(chǎng)的方向發(fā)生了一次反向.設(shè)垂直紙面向外為正方向，則 二21=Q2+1.I丿針對(duì)訓(xùn)練2.如圖 2-4-6 所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，大小沒有必然的聯(lián)系，與電路的電阻R也無關(guān)，而感應(yīng)電流的大小與E和R有關(guān).公式E=n苛適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,回路可以閉合，也可以不閉合.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)閉合電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不是電路中

12、某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì).(3)如圖 2-4-5所示，長為L的導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線，且導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)及切割方向相互垂直，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).X XXXA xXXX-IfT xXXX圖 2-4-5BAS B Ivt導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)引起回路面積的變化，根據(jù)BS可知E=盂=衛(wèi)Blv用此式計(jì)算導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小，非常方便.例一個(gè)共有 10 匝的閉合矩形線圈，總電阻為10Q,置于水平面上.若穿過線框的磁通量在 0.02 s 內(nèi)，由垂直紙面向里，從 6.4X102wb 均勻減小到零，再反向均勻增加到 9.6X10一2Wb.則在此時(shí)間內(nèi)，線圈內(nèi)導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032052】

13、思路點(diǎn)撥： 磁通量與匝數(shù)無關(guān)，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)有關(guān).【解析】設(shè)垂直紙面向外為正方向，在 0.02 S 內(nèi)，磁通量的變化 二2（1）2 2二2+1= 9.6X10 Wb+ 6.4X10 Wb= 0.16 Wb根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n=10X0.16002V = 80 V.XXXX X X X X10相距I= 0.50 m,左端接一電阻 R= 0.20Q,磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.40 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上,11并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，當(dāng)ac棒以v= 4.0 m/s 的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；(2

14、)回路中感應(yīng)電流的方向.【解析】ac棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv= 0.40X0.50X4.0 V = 0.80 V.(2)由右手定則判定電流方向?yàn)镃Ta.【答案】(1)0.80 V (2)方向CTa當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1.下面所示的實(shí)驗(yàn)示意圖中，用于探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()D A 圖是奧斯特實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)證明了通電導(dǎo)線周圍存在著磁場(chǎng)，利用電生磁現(xiàn)象制成 了電磁鐵，故 A 錯(cuò)誤；B 圖中閉合開關(guān)，導(dǎo)線中有電流通過時(shí)，它就會(huì)運(yùn)動(dòng)起來，即說明通 電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用，即是電動(dòng)機(jī)的制作原理，故B 錯(cuò)誤；C 圖中閉合開關(guān)，線圈中有電流通過時(shí)，它就會(huì)運(yùn)動(dòng)起來，即說明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用，即是電動(dòng)機(jī)的制

15、作原理，故 C 錯(cuò)誤；D 圖中磁鐵在進(jìn)入線圈的過程，由于磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；這是 用來探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，故D 正確.2如圖 2-4-7 所示，下列情況下線圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032053】a b圖 2-4-6AD12圖 2-4-7A. I增加B.線圈向右平動(dòng)C.線圈向下平動(dòng)D.線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)C 當(dāng)I增加時(shí)，則穿過線圈的磁通量增大， 所以導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故 A 錯(cuò)誤;當(dāng)線圈向右平動(dòng)時(shí)， 導(dǎo)致線圈中磁通量變小， 則線圈中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，故 向下平動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量仍不變，則線圈中不會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，故原狀的過程中B. 圖（乙）所示，裸銅線ab在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中C. 圖（丙）所示，條形磁鐵拔出線圈的過程中D. 圖（?。┧?，閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過程中B 由=BS得，題圖（甲）穿過回路的磁通量隨閉合回路面積的減小而減?。活}圖（乙）穿過回路的磁通量隨閉合回路面積的增大而增加；題圖（丙）穿過線圈的磁通量隨磁極的遠(yuǎn)離而減小；題圖（?。╇x通電直導(dǎo)線越遠(yuǎn)， 磁場(chǎng)越弱；穿過線框的磁通量越小， 故選項(xiàng) B 正確.4.如圖 2-4-9 所示，環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置，若沿其半徑向外拉彈 簧，使其面積增大，則穿過彈簧的磁通量將如何變化？圖 2-4-9【解析】 注意彈簧面所在處存在兩個(gè)方向的磁場(chǎng)，即磁鐵的內(nèi)磁場(chǎng)和