高中物理第一章電磁感應(yīng)第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二節(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件課件粵教版.ppt

,第一章 電磁感應(yīng),第一節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 第二節(jié) 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件. 2.會(huì)使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實(shí)驗(yàn). 3.了解磁通量的定義及變化,內(nèi)容索引,知識(shí)探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測,知識(shí)探究,1,一、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn),(1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針，當(dāng)接通電源時(shí)小磁針為什么轉(zhuǎn)動(dòng)？,電流的周圍產(chǎn)生磁場，小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng),答案,(2)法拉第把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，一個(gè)線圈接到電源上，另一個(gè)線圈接入“電流表”，在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會(huì)看到什么現(xiàn)象？說明了什么？,電流表的指針發(fā)生擺動(dòng)，說明另一個(gè)線圈中產(chǎn)生了電流,答案,電流的磁效應(yīng)及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)： (1)丹麥物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體能使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，這種作用稱為電流的磁效應(yīng)，揭示了 現(xiàn)象與 現(xiàn)象之間存在密切聯(lián)系 (2)英國物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即由磁生電的現(xiàn)象，他把這種現(xiàn)象命名為 產(chǎn)生的電流叫做 ,奧斯特,磁,法拉第,電磁感應(yīng),感應(yīng)電流,電,判斷下列說法的正誤 (1)若把導(dǎo)線東西放置，當(dāng)接通電源時(shí)，導(dǎo)線下面的小磁針一定會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)( ) (2)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象( ) (3)小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象( ) (4)通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)( ),二、磁通量及其變化,如圖1所示，閉合導(dǎo)線框架的面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.,BS 0,(1)分別求出BS(圖示位置)和BS(線框繞OO轉(zhuǎn)90)時(shí)，穿過閉合導(dǎo)線框架平面的磁通量,圖1,答案,(2)由圖示位置繞OO轉(zhuǎn)過60時(shí)，穿過框架平面的磁通量為多少？這個(gè)過程中磁通量變化了多少？,BS 減少了 BS,答案,圖1,磁通量的定義及公式： (1)定義：閉合回路的面積與_穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫做磁通量 (2)公式： ，其中的S應(yīng)為平面在 上的投影面積大小與線圈的匝數(shù) 關(guān)(填“有”或“無”) .,BS,垂直于磁場方向,無,21,垂直,判斷下列說法的正誤 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈面積越大，則磁通量越大( ) (2)穿過線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零( ) (3)磁通量發(fā)生變化，一定是磁場發(fā)生變化引起的( ) (4)利用公式BS，可計(jì)算任何磁場中某個(gè)面的磁通量( ),三、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,1.利用蹄形磁鐵的磁場 如圖2所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中 電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中 電流產(chǎn)生.(填“有”或“無”),圖2,無,有,2.利用條形磁鐵的磁場 如圖3所示，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中 電流產(chǎn)生，當(dāng)條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中 電流產(chǎn)生.(填“有”或“無”),圖3,無,有,3.利用通電螺線管的磁場 如圖4所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時(shí)，電流表中 電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中 電流通過；而開關(guān)一直閉合，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)時(shí)，電流表中 電流通過.(填“有”或“無”),圖4,無,有,有,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要使穿過 電路的 ，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.,閉合,磁通量發(fā)生變化,判斷下列說法的正誤. (1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.( ) (2)穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí)，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生.( ) (3)穿過閉合線圈的磁通量變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流.( ) (4)閉合正方形線框在勻強(qiáng)磁場中垂直磁感線運(yùn)動(dòng)，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流.( ),2,題型探究,一、磁通量的理解與計(jì)算,1.勻強(qiáng)磁場中磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)，BS. (2)B與S不垂直時(shí)，BS，B為B垂直于線圈平面的分量.如圖5甲所示，BS(Bsin )S. 也可以BS，S為線圈在垂直磁場方向上的投影面積，如圖乙所示，BSBScos .,圖5,2.磁通量的變化 大致可分為以下幾種情況： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S發(fā)生變化.如圖6(a)所示. (2)有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化.如圖(b)所示. (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化.如圖(c)所示.,圖6,例1 如圖7所示，有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，B0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B、C，圓心均處于O處，線圈A的半徑為1 cm，10匝；線圈B的半徑為2 cm，1匝；線圈C的半徑為0.5 cm，1匝.問： (1)在B減為0.4 T的過程中，線圈A和線圈B中的磁通量變化了多少？,圖7,答案,解析,A、B線圈的磁通量均減少了1.256104 Wb,A、B線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣. (B2B)r21.256104 Wb 即A、B線圈中的磁通量都減少了1.256104 Wb,(2)在磁場轉(zhuǎn)過90角的過程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉(zhuǎn)過180角呢？,答案,解析,減少了6.28105 Wb 減少了1.256104 Wb,圖7,對(duì)線圈C，1Br26.28105 Wb 當(dāng)轉(zhuǎn)過90時(shí)，20， 故12106.28105 Wb 6.28105 Wb 當(dāng)轉(zhuǎn)過180時(shí)，磁感線從另一側(cè)穿過線圈，若取1為正，則3為負(fù)， 有3Br2，故2312Br21.256104 Wb.,1.磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān). 2.磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，其正、負(fù)分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反.,針對(duì)訓(xùn)練1 磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量，如圖8所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為1和2，則 A.12 B.12 C.12 D.無法確定,圖8,答案,二、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解及應(yīng)用,1.感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解 不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)條件，就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化. 2.注意區(qū)別與：感應(yīng)電流的產(chǎn)生與無關(guān)，只取決于的變化，即與有關(guān).與的大小沒有必然的聯(lián)系.,例2 如圖所示，用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是,答案,解析,利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場，其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線，且直線電流產(chǎn)生的磁場分布情況是靠近直導(dǎo)線處磁場強(qiáng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場弱.所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為A出進(jìn)0，且始終為0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，A也始終為0，A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流. B中線圈平面與導(dǎo)線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流.,C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，進(jìn)出，即C0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，經(jīng)過一定時(shí)間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生. D中線圈的磁通量如圖丙所示，切斷導(dǎo)線中的電流，D也始終為0，D中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流.,針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)如圖9所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 A.開關(guān)S閉合的瞬間 B.開關(guān)S閉合后，電路中電流穩(wěn)定時(shí) C.開關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器觸頭滑動(dòng)的瞬間 D.開關(guān)S斷開的瞬間,圖9,答案,例3 金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)，線圈中有感應(yīng)電流的是,答案,解析,在選項(xiàng)B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流； 選項(xiàng)D中磁通量始終最大，保持不變，也沒有感應(yīng)電流； 選項(xiàng)A中，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁通量做周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確.,判斷部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)應(yīng)注意： (1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割.如例3中，A圖是真“切割”，B、C圖中沒有切斷，是假“切割”. (2)是否僅是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，如例3 D圖中ad、bc邊都切割磁感線，由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去.,達(dá)標(biāo)檢測,3,1.在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是 A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接.往線圈中插入條形磁 鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷 電的瞬間，觀察電流表的變化,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,電路閉合和穿過電路的磁通量發(fā)生變化，同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，電路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，本題中的A、B選項(xiàng)都不會(huì)使得電路中的磁通量發(fā)生變化，并不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故都不正確. C選項(xiàng)中磁鐵插入線圈時(shí)，雖有短暫電流產(chǎn)生，但未能及時(shí)觀察，C項(xiàng)錯(cuò)誤. 在給線圈通電、斷電瞬間，會(huì)引起閉合電路磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此D項(xiàng)正確.,2.如圖10所示，a、b是兩個(gè)同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關(guān)系為 A.ab B.ab C.ab D.不能比較,1,2,3,4,答案,解析,圖10,1,2,3,4,條形磁鐵磁場的磁感線的分布特點(diǎn)是：磁鐵內(nèi)外磁感線的條數(shù)相同；磁鐵內(nèi)外磁感線的方向相反；磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏.兩個(gè)同心放置的同平面的金屬圓環(huán)與磁鐵垂直且磁鐵在中央時(shí)，通過其中一個(gè)圓環(huán)的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過該圓環(huán)的磁通量進(jìn)出，由于兩圓環(huán)面積SaSb，兩圓環(huán)的進(jìn)相同，而出a出b，所以穿過兩圓環(huán)的有效磁通量ab，故A正確.,3.(多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是,答案,解析,1,2,3,4,根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A選項(xiàng)中，電路沒有閉合，無感應(yīng)電流； B選項(xiàng)中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流； C選項(xiàng)中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應(yīng)電流； D選項(xiàng)中，磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流.,4.(多選)如圖11所示，開始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是 A.將線框向左拉出磁場 B.以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) C.以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60) D.以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60),答案,解析,圖11,1,2,3,4,將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分切割磁感線，或者說穿過線框的磁通量減少，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流. 當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流. 當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個(gè)過程中線框內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.如果轉(zhuǎn)過的角度超過60(60300)，bc邊將進(jìn)入無磁場區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流. 當(dāng)線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應(yīng)強(qiáng)度與矩形線框面積的一半的乘積).,1,2,3,4,