高中物理 第一章 电磁感应 1.1-1.2 电磁感应的发现 感应电流产生的条件学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

1电磁感应的发现2感应电流产生的条件[学习目标]1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化.一、奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应.二、电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应，产生的电流叫感应电流.三、感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.(×)(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.(√)(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.(×)(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.(×)2.如图1所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针(填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的指针(填“不偏转”或“偏转”).图1答案偏转不偏转一、磁通量及其变化[导学探究]如图2所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.图2(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.(2)由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案(1)BS0(2)BS减少了BS[知识深化]1.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，Φ＝BS.(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量.如图3甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsinθ)·S.也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScosθ.图32.磁通量的变化大致可分为以下几种情况(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图4(a)所示.(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.图4例1如图5所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r,10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为，1匝.图5(1)在B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了(2)减少了Bπr2减少了Bπr2解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样.ΔΦ＝(－B)·πr2＝－即A、B线圈中的磁通量都减少了(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝Bπr2当磁场转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝－Bπr2当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－Bπr2.1.磁通量与线圈匝数无关.2.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图6所示，通有恒定电流的长直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图6A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定答案C解析设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强，故Φ1>Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C.二、感应电流产生的条件[导学探究](1)如图7所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中电流产生.(填“有”或“无”)图7(2)如图8所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中电流产生.(填“有”或“无...