高中物理 第1章 电磁感应 1.1 磁生电的探索学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理学案VIP免费

第1讲磁生电的探索[目标定位]1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题．一、电磁感应的探索历程1．电生磁：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．2．磁生电：1821年，法拉第开始了磁生电的研究.1831年，他终于悟出了磁生电的基本原理，进一步揭示了电和磁的内在联系．二、科学探究——感应电流产生的条件1．导体棒在磁场中运动如图1所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路．实验操作及现象如下：图1实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论导体棒静止无导体AB切割磁感线，改变了回路在磁场中的面积，通过闭合回路的磁通量发生变化，产生了感应电流导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有2.磁铁在螺线管中运动如图2所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管．实验操作及现象如下：图2实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论N极插入线圈有将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁场发生变化，引起磁通量发生变化，有感应电流产生N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3.如图3所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面．实验操作及现象如下：图3实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验探究结论开关闭合瞬间有导体、磁场都没有发生相对运动，但螺线管A中的电流发生变化时，引起穿过螺线管B的磁通量发生变化，闭合螺线管B中有感应电流产生开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器不动无开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有想一想1.思考以上几个产生感应电流的实例：(1)将实验3和实验2比较，实验3中的螺线管A的作用是什么？(2)产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关？答案(1)等效磁铁；(2)磁通量以及磁通量的变化．想一想2.哪些情况可以引起磁通量Φ的变化？答案由Φ＝BS可知，磁通量的变化有三种情况：①磁感应强度B不变，有效面积S变化；②磁感应强度B变化，有效面积S不变；③磁感应强度B和有效面积S同时发生变化．4．实验结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．5．因磁通量的变化产生电流的现象叫电磁感应，所产生的电流叫做感应电流.一、磁通量的理解及变化分析1．磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，S为线圈的有效面积．如图4(a)所示．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积．B⊥为B在垂直于S方向上的分量．如图(b)、(c)所示．(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图(d)所示．图42．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和．3.磁通量变化的四种情况：情况图示举例磁通量变化B不变，S变化ΔΦ＝BΔSB变化，S不变化ΔΦ＝ΔBSB变化，S也变化ΔΦ＝B2S2－B1S1B不变，S不变，θ变化ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)(θ为闭合回路与磁场方向的夹角)4.用磁感线的条数表示磁通量．当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差．例1如图5所示，虚线框内有匀强磁场，a，b为垂直磁场放置的两个圆环，分别用Φa和Φb表示穿过两个圆环的磁通量，则下列表述正确的是()图5A．Φa>ΦbB．Φa＝ΦbC．Φa<ΦbD．无法确定解析本题利用公式Φ＝BS进行计算，在计算时注意S为垂直磁场方向所围磁场的有效面积，不一定是线圈的面积，同时注意磁通量与线圈的匝数无关．由于磁场在圆环a、b中的面积相等，所以穿过两个圆环的磁通量是相等的，则Φa＝Φb，B正确．故选B.答案B例2如图6所示，有一个垂直纸面向里的有界匀强磁场，B1＝0.8T，磁场的边界为圆形，圆心为O，半径为1cm.现于纸面内先后放上三个圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm,10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm,1匝．求：图6(1)在B1减至0.4T的过程中，...