物理選修人教新課標(biāo)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課件

1、第四章電磁感應(yīng)第四章電磁感應(yīng)第一節(jié)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)第一節(jié)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)第二節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件第二節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 1了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神 2知道磁通量的概念及磁通量的變化 3通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件(重點(diǎn)) 4能夠應(yīng)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷是否有感應(yīng)電流的產(chǎn)生(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 一、電磁感應(yīng)的探索歷程 1“電生磁”的發(fā)現(xiàn) 1820年，丹麥物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 2“磁生電”的發(fā)現(xiàn) 1831年，英國(guó)物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象奧斯特奧斯特法拉第法拉第 3法拉第的概括 他把這些現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫 感應(yīng)電流感應(yīng)電流 二、探究

2、電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 1導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖)現(xiàn)象實(shí) 驗(yàn) 操 作 閉合電路的磁通量的變化情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(電流表有無(wú)電流通過(guò))導(dǎo)體棒靜止不變無(wú)導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)不變不變變化變化無(wú)無(wú)有有 2.磁鐵在螺線管中運(yùn)動(dòng)是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)操作線圈中磁通量的變化情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(電流表有無(wú)電流通過(guò))N極插入線圈向下的磁通量_N極停在線圈中不變N極從線圈中拔出向下的磁通量_增大增大減少減少增大增大減少減少有有無(wú)無(wú)有有有有無(wú)無(wú)有有 3.模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)(如圖)現(xiàn)象實(shí) 驗(yàn) 操 作A中電流的變化情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(B中有無(wú)電流)閉合開(kāi)關(guān)的瞬間增大閉合開(kāi)關(guān)，A中電流穩(wěn)定后

3、不變閉合開(kāi)關(guān)，A中電流穩(wěn)定后，增大滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻減小有有無(wú)無(wú)有有有有有有 探究1說(shuō)明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與閉合電路包圍的面積有關(guān)；探究2、3說(shuō)明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化有關(guān)，如何將這兩個(gè)結(jié)論統(tǒng)一起來(lái)呢？ 提示：根據(jù)公式BS可知，無(wú)論閉合電路包圍的面積變化還是磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，都會(huì)使磁通量發(fā)生變化，所以，閉合電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵看磁通量是否發(fā)生變化 三、磁通量 1定義：穿過(guò)某個(gè)面的磁通量等于閉合導(dǎo)體回路的 與垂直穿過(guò)它的 的乘積 2公式： . 3.單位： ，磁通量是 (選填“標(biāo)量”或“矢量”) 四、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1 2 .面積面積磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度BSWb標(biāo)量標(biāo)

4、量回路閉合回路閉合磁通量發(fā)生變化磁通量發(fā)生變化 一、磁通量的分析與計(jì)算 1勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)：BS，B指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積 (2)B與S不垂直時(shí)：BS，S為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將S分解到與B垂直的方向上，如圖所示BSsin . (3)某面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí)：分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和 2非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的分析 條形磁鐵、通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)都是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通常只對(duì)穿過(guò)其中的線圈的磁通量進(jìn)行定性分析，分析時(shí)應(yīng)兼顧磁場(chǎng)強(qiáng)弱、線圈面積和磁場(chǎng)與線圈的夾角等因素，并可充分

5、利用磁感線來(lái)判斷，即磁通量的大小對(duì)應(yīng)穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)，穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)變化，則說(shuō)明磁通量變化 3利用公式BS計(jì)算磁通量時(shí)的注意事項(xiàng) 除注意正、負(fù)之外，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (1)如圖所示，若閉合線框abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直，面積分別為S1和S2，且S1S2，但磁場(chǎng)區(qū)域恰好只有ABCD那么大，穿過(guò)S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS中的S應(yīng)是指閉合回路中包含磁場(chǎng)的那部分有效面積，即S2. (2)磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響同理，磁通量的變化量21也不受線圈匝數(shù)的影響所以，直接用公式求、時(shí)，不必考慮線圈匝數(shù) (3)公式BS中的B應(yīng)是勻強(qiáng)

6、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是與磁場(chǎng)方向垂直的面積如果平面與磁場(chǎng)方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，求出投影面積S，代入到BS中計(jì)算，應(yīng)避免硬套公式BSsin 或BScos . 二、感應(yīng)電流有無(wú)的判斷 感應(yīng)電流產(chǎn)生的必要條件是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無(wú)時(shí)必須明確以下兩點(diǎn)： 1明確電路是否為閉合電路 2判斷穿過(guò)回路的磁通量是否發(fā)生變化穿過(guò)閉合電路的磁通量變化情況列表如下：變化的四種情況B不變、S變例：閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)B變、S不變例：線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)B和S都變注意：此時(shí)可由 t0計(jì)算并判斷磁通量是否變化B和S大小都不變，但二者之間的夾角變 有

7、一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)在紙面內(nèi)先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm,10匝；B線圈半徑為2 cm,1匝；C線圈半徑為0.5 cm,1匝問(wèn)： 磁通量變化情況分析及定量運(yùn)算 (1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減為0.4 T的過(guò)程中，線圈A和B中磁通量改變多少？ (2)當(dāng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30角的過(guò)程中，線圈C中磁通量改變多少？ 思路點(diǎn)撥：分別寫出初末狀態(tài)的磁通量1、2的表達(dá)式，然后用|21|可求出磁通量的改變量 【題后總結(jié)】磁通量是指穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)，與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)若線圈所圍面積大于磁場(chǎng)面積，則以磁場(chǎng)區(qū)域面

8、積為準(zhǔn)本題中B線圈與A線圈中的磁通量始終一樣，故它們的改變量也一樣 【針對(duì)訓(xùn)練】 1.如圖所示，a、b、c三個(gè)閉合線圈放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈a中有電流I通過(guò)時(shí)，它們的磁通量分別為a、b、c，下列說(shuō)法中正確的是() Aabc Babc Cacb Dacb 解析：當(dāng)a中有電流通過(guò)時(shí)，a、b、c三個(gè)閉合線圈向里磁感線條數(shù)一樣多，但b、c有向外的磁感線穿出，且c向外的條數(shù)多，抵消的多，合磁通量最小所以abc. 答案：B如圖所示，矩形線圈與磁場(chǎng)垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)外下述過(guò)程中使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 A以bc為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 B以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 C線圈向下平移 D線圈向上平移 感應(yīng)電流產(chǎn)

9、生條件的理解和應(yīng)用 思路點(diǎn)撥： 【題后總結(jié)】本題易錯(cuò)選A，在bc為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60的過(guò)程中回路中的磁通量不變，超過(guò)60后磁通量變小，才有感應(yīng)電流 【針對(duì)訓(xùn)練】 2.如圖甲所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列情況中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是() A導(dǎo)線中電流變大 B線框向右平動(dòng) C線框向下平動(dòng) D線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) E線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：討論是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，需分析通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布情況通電導(dǎo)線周圍的磁感線是一系列同心圓，且由內(nèi)向外由密變疏，即越遠(yuǎn)離導(dǎo)線磁感線越疏 對(duì)A選項(xiàng)，因I增大而引起導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，故A正確 對(duì)B選項(xiàng)，因離開(kāi)直導(dǎo)線方向

10、越遠(yuǎn)，磁感線分布越疏(如圖乙所示)，因此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量變小，故B正確 對(duì)C選項(xiàng)，由乙圖可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過(guò)線框的磁通量不變，故C錯(cuò) 對(duì)D選項(xiàng)，可用一些特殊位置來(lái)分析，當(dāng)線框在如圖乙所示位置時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最大，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量最?。?，因此可以判定線框以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量一定變化，故D正確 對(duì)E選項(xiàng)，先畫出俯視圖(丙)，由圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)不變，因此無(wú)感應(yīng)電流，故E錯(cuò) 答案：ABD 誤區(qū)：不能正確判斷閉合回路的磁通量是否發(fā)生變化 【典型例題】 如圖所示，在一通電直導(dǎo)線附近有一閉合線框abcd，線框與通電導(dǎo)線共面，現(xiàn)將閉合線框abcd垂直紙面向里平移，試分析線框的感應(yīng)電流情況 解析：從上向下觀察，如圖所示很容易看出穿