2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件課件 教科版選修3-2.ppt

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1電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,第一章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),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(xiàn)圈以及常見(jiàn)磁鐵完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn).3.了解磁通量的定義及變化．,一、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn),,答案,(1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導(dǎo)線(xiàn)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)？,答案電流的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，小磁針受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)．,,知識(shí)探究,,,導(dǎo)學(xué)探究,(2)法拉第把兩個(gè)線(xiàn)圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，一個(gè)線(xiàn)圈接到電源上，另一個(gè)線(xiàn)圈接入“電流表”，在給一個(gè)線(xiàn)圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會(huì)看到什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？,答案電流表的指針發(fā)生擺動(dòng)，說(shuō)明另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生了電流．,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(chēng)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(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即“磁生電”現(xiàn)象，他把這種現(xiàn)象命名為.產(chǎn)生的電流叫做.,,,知識(shí)梳理,奧斯特,電,磁,法拉第,電磁感應(yīng),感應(yīng)電流,,答案,下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A.小磁針在通電導(dǎo)線(xiàn)附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)C.因閉合線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流D.磁鐵吸引小磁針,,,即學(xué)即用,C,,解析電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)以及磁鐵吸引小磁針，反映了磁場(chǎng)力的性質(zhì)，所以A、B、D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.,解析答案,二、磁通量及其變化,如圖1所示，閉合導(dǎo)線(xiàn)框架的面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：,答案BS,,,導(dǎo)學(xué)探究,,答案,圖1,(1)圖示位置(S⊥B)時(shí)，穿過(guò)閉合導(dǎo)線(xiàn)框架平面的磁通量為多少？,(2)由圖示位置繞OO′轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)，穿過(guò)框架平面的磁通量為多少？這個(gè)過(guò)程中磁通量變化了多少？,,磁通量的定義及公式.(1)定義：閉合回路的面積與穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫做磁通量.(2)公式：Φ＝，其中的S應(yīng)為平面在上的投影面積.大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)關(guān)(填“有”或“無(wú)”).ΔΦ＝.,,,知識(shí)梳理,垂直,BS,垂直于磁場(chǎng)方向,,無(wú),Φ2－Φ1,答案,關(guān)于磁通量的概念，以下說(shuō)法中正確的是()A.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過(guò)閉合回路的磁通量越大B.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線(xiàn)圈面積越大，則磁通量越大C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D.磁通量發(fā)生變化，一定是磁場(chǎng)發(fā)生變化引起的,,解析答案,,,即學(xué)即用,解析根據(jù)磁通量的定義Φ＝BS，A、B錯(cuò)，C對(duì)；磁通量發(fā)生變化，可能是面積發(fā)生變化引起的，也可能是磁場(chǎng)發(fā)生變化引起的，D錯(cuò).,C,三、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,如圖2所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)路中電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)路中電流產(chǎn)生.(填“有”或“無(wú)”),,,導(dǎo)學(xué)探究,,答案,圖2,有,無(wú),如圖3所示，將小螺線(xiàn)管A插入大螺線(xiàn)管B中不動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)瞬間，電流表中電流通過(guò)；若開(kāi)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(guò)；而開(kāi)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(guò).(填“有”或“無(wú)”),,答案,圖3,有,有,無(wú),產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要穿過(guò)電路的，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.,,,知識(shí)梳理,閉合,磁通量發(fā)生變化,,答案,關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()A.閉合線(xiàn)圈放在變化的磁場(chǎng)中，必然有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.閉合正方形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流C.穿過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁通量變化時(shí)，線(xiàn)圈中有感應(yīng)電流D.只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,,解析答案,,,即學(xué)即用,,解析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：(1)閉合電路；(2)磁通量Φ發(fā)生變化，兩個(gè)條件缺一不可.,C,返回,例1如圖4所示的線(xiàn)框，面積為S，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的方向與線(xiàn)框平面成θ角，當(dāng)線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)90到如圖所示的虛線(xiàn)位置時(shí)，試求：,一、磁通量Φ的理解與計(jì)算,,典例精析,圖4,(1)初、末位置穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的大小Φ1和Φ2；,,解析答案,解析解法一：在初始位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為S⊥＝Ssinθ，所以Φ1＝BSsinθ.在末位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為S⊥′＝Scosθ.由于磁感線(xiàn)從反面穿入，所以Φ2＝－BScosθ.解法二：如圖所示，把磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿垂直于面積S和平行于面積S進(jìn)行分解，得B上＝Bsinθ，B左＝Bcosθ所以Φ1＝B上S＝BSsinθ，Φ2＝－B左S＝－BScosθ.答案BSsinθ－BScosθ,(2)磁通量的變化量ΔΦ.,,解析答案,解析此過(guò)程中磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ).答案－BS(cosθ＋sinθ),總結(jié)提升,總結(jié)提升,,1.磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分.如果磁感線(xiàn)從線(xiàn)圈的正面穿入，線(xiàn)圈的磁通量為“＋”，如果磁感線(xiàn)從線(xiàn)圈的反面穿入，線(xiàn)圈的磁通量就為“－”.2.B與S不垂直時(shí)：Φ＝BS⊥，S⊥為平面在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積，或者S不動(dòng)，將B分解為垂直于S和平行于S的兩個(gè)分量，則Φ＝B⊥S，如圖5所示Φ＝BSsinθ.,圖5,,總結(jié)提升,,3.磁通量的變化量ΔΦ.(1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝BΔS.(2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔBS.(3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但此時(shí)ΔΦ≠ΔBΔS.4.磁通量還可以用穿過(guò)某個(gè)面的有效磁感線(xiàn)的條數(shù)表示，穿過(guò)某個(gè)面的有效磁感線(xiàn)條數(shù)越多，磁通量越大；條數(shù)發(fā)生變化，則磁通量發(fā)生變化.,針對(duì)訓(xùn)練1如圖6所示，框架的面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.試求：,,答案,圖6,(1)若從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90，則穿過(guò)框架平面的磁通量的變化量為多少？,(2)若從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180，則穿過(guò)框架平面的磁通量的變化量為多少？,答案－BS,答案－2BS,例2在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中所用器材如圖7所示.它們是①電流表；②直流電源；③帶鐵芯的線(xiàn)圈A；④線(xiàn)圈B；⑤開(kāi)關(guān)；⑥滑動(dòng)變阻器(用來(lái)控制電流以改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱).試按實(shí)驗(yàn)的要求在實(shí)物圖上連線(xiàn)(圖中已連好一根導(dǎo)線(xiàn)).,二、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件,,答案,圖7,答案連接電路如圖所示,例3如圖8所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直.導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng)的金屬棒ab、cd，與導(dǎo)軌接觸良好.這兩條金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度分別是v1、v2，且井字形回路中有感應(yīng)電流通過(guò)，則可能(),解析只要金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度不相等，穿過(guò)井字形回路的磁通量就發(fā)生變化，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.故選項(xiàng)A、B正確.,AB,,歸納總結(jié),解析答案,圖8,A.v1＞v2B.v1＜v2C.v1＝v2D.無(wú)法確定,歸納總結(jié),,判斷閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)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(xiàn)“割斷”，如果沒(méi)有“割斷”就不能說(shuō)切割.如圖9所示，甲、乙兩圖中，導(dǎo)體是真“切割”，而圖丙中，導(dǎo)體沒(méi)有切割磁感線(xiàn).,圖9,(2)是否僅是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如圖丁，如果由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去.,例4如圖10所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線(xiàn)管附近的銅質(zhì)閉合線(xiàn)圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(),三、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的應(yīng)用,,答案,圖10,A.開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間B.開(kāi)關(guān)S閉合后，電路中電流穩(wěn)定時(shí)C.開(kāi)關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器觸頭滑動(dòng)的瞬間D.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間,ACD,針對(duì)訓(xùn)練2如圖11所示，閉合圓形導(dǎo)線(xiàn)圈平行地放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場(chǎng)方向的兩直徑.試分析線(xiàn)圈做以下哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生感應(yīng)電流(),,返回,解析答案,圖11,A.使線(xiàn)圈在其平面內(nèi)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)B.使線(xiàn)圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動(dòng)C.使線(xiàn)圈以ac為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D.使線(xiàn)圈以bd為軸稍做轉(zhuǎn)動(dòng),技巧點(diǎn)撥,解析線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為定值，由ΔΦ＝BΔS知：只要回路中相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積改變量ΔS≠0，則磁通量一定改變，回路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生.當(dāng)線(xiàn)圈在其平面內(nèi)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積始終為零，因此ΔS＝0，因而無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，A錯(cuò)；當(dāng)線(xiàn)圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動(dòng)時(shí)，同樣ΔS＝0，因而無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，B錯(cuò)；當(dāng)線(xiàn)圈以ac為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積改變量ΔS仍為零，回路中仍無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，C錯(cuò)；當(dāng)線(xiàn)圈以bd為軸稍做轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積發(fā)生了改變，因此在回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.故選D.答案D,,技巧點(diǎn)撥,技巧點(diǎn)撥,,判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧(1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件，二者缺一不可.(2)磁通量發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大若沒(méi)有變化也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁通量雖然是零但在變化，仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流.(3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.,,返回,1.如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置中用于研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(),,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,4,,解析答案,解析選項(xiàng)A是用來(lái)探究影響安培力的大小因素的實(shí)驗(yàn)；選項(xiàng)B是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，觀察導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)電流表是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項(xiàng)C是用來(lái)探究安培力的方向與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；選項(xiàng)D是奧斯特實(shí)驗(yàn)，證明通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng).答案B,1,2,3,4,,解析答案,2.如圖12所示，兩個(gè)同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過(guò)圓心且與環(huán)面垂直，則穿過(guò)兩環(huán)的磁通量Φa、Φb的大小關(guān)系為(),1,2,3,4,解析因?yàn)閮?nèi)部與外部磁場(chǎng)要相互抵消，所以直徑越大抵消得越多，故直徑大的磁通量小.,A,圖12,A.Φa＞ΦbB.Φa＜ΦbC.Φa＝ΦbD.無(wú)法比較,解析由安培定則可知導(dǎo)線(xiàn)L中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與金屬環(huán)面平行，即穿過(guò)M的磁通量始終為零，保持不變，故只要L與M保持垂直，A、B、C三種情況均不能產(chǎn)生感應(yīng)電流.,3.如圖13所示，L為一根足夠長(zhǎng)的通電直導(dǎo)線(xiàn)，M為一金屬環(huán)，L通過(guò)M的圓心并與M所在的平面垂直，且通以向上的電流I，則(),1,2,3,4,圖13,D,,A.當(dāng)L中的I發(fā)生變化時(shí)，環(huán)中有感應(yīng)電流B當(dāng)M左右平移時(shí)，環(huán)中有感應(yīng)電流C.當(dāng)M保持水平，在豎直方向上下移動(dòng)時(shí)環(huán)中有感應(yīng)電流D.只要L與M保持垂直，則以上幾種情況，環(huán)中均無(wú)感應(yīng)電流,解析答案,4.(多選)如圖14所示，開(kāi)始時(shí)矩形線(xiàn)框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外，若要使線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是(),,1,2,3,4,返回,圖14,A.將線(xiàn)框向左拉出磁場(chǎng)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),解析答案,解析將線(xiàn)框向左拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框的bc部分切割磁感線(xiàn)，或者說(shuō)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量減少，所以線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)線(xiàn)框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)框的cd邊的右半段在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量在發(fā)生變化，所以線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)線(xiàn)框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量在減小，所以在這個(gè)過(guò)程中線(xiàn)框內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.如果轉(zhuǎn)過(guò)的角度超過(guò)60(60～300)，bc邊將進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，那么線(xiàn)框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)線(xiàn)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(guò)線(xiàn)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(xiàn)框面積的一半的乘積).答案ABC,,1,2,3,4,返回,