高中物理 第一章 电磁感应 第二节 研究产生感应电流的条件预习导学案 粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理学案VIP免费

第二节研究产生感应电流的条件【思维激活】在前面的学习中，我们已经知道，电可以生磁，用闭合电路的部分导体在磁场中运动切割磁感线时可以产生感应电流，还有其他的方法可以产生感应电流吗？产生感应电流的条件是什么？提示：产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变化，所以还可磁过改变磁性强弱，改变磁通量等。【自主整理】1.重复初中做过的实验，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，闭合电路中就会产生感应电流，因为闭合电路所围的面积发生了变化，也就是穿过该面积的磁通量发生变化。2.把磁铁的某一磁极向线圈（与电流表组成闭合回路）中插入时，电流表指针发生偏转，从线圈中抽出时，电流表指针也会偏转，但两次指计偏的方向相反，不管是将磁极插入还是抽出，穿过线圈的磁感线的条数都发生了变化，也就是穿过闭合线圈的磁通量发生了变化。探究：如图1-2-1所示，线圈A（小线圈）通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B（大线圈）连接到电流表上，在开关闭合的瞬间，电流表的指针是否会发生偏转？会。A线圈稳定后，指针是否发生偏转？不会。在迅速改变滑动变阻器触头位置的过程中，电流表指针是否会发生偏转？会。在断开电键的瞬间，电流表指针是否会发生偏转？会。在A线圈中的电流发生变化时，B线圈中就会产生感应电流，当开关闭合稳定后，插入或抽出铁芯的过程中，电流表的指针是否会发生偏转？会。图1-2-1总结：综上所述，不管使用什么方法，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，这就是产生感应电流的条件。【高手笔记】1.借助磁场（或磁场变化）产生电流的现象称为电磁感应现象。按其产生的方式可分为：“动生切割型”、“磁通变化型”及“自感型”（后续课程将学到）等。不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。（1）当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，引起闭合电路磁通量发生变化，可单边（或多边）以平动（或转动、扫动）方式做切割磁感线运动。（2）引起穿过闭合电路的磁通量发生变化，有如下三种形式：①ΔΦ=B·ΔS，即B不变，与B正对的面积S改变；②ΔΦ=ΔB·S，即面积S不变，磁场变化，③ΔΦ=ΔB·ΔS，即磁场和面积都变化。2.能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用于电磁感应现象。当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能。这电能从何而来？一般有两种情况：（1）在导体切割磁感线或在线圈中插入、抽出条形磁铁等几种情况中，外力推动导体或条形磁铁做功，消耗了机械能，产生了电能是从机械能转化而来的；在穿过闭合线圈中的磁场发生变化的情况中，则是磁场能转化为电能。（2）如图1-2-2所示，当闭合开关或断开开关时，或用变阻器改变电路中的电阻时，螺线管A中的电流发生变化，产生了变化的磁场，使螺线管B中的磁通量发生变化，产生感应电1流，电能由螺线管A转移给螺线管B，这是一个间接的转移；A的电能先转化为磁场能，磁场能再转化为B的电能。本质上都是能量的转化。图1-2-2【名师解惑】1.产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化是电路中产生感应电流的惟一条件，也是普适条件，其中闭合电路是产生感应电流的前提，而磁通量发生则是产生感应电流的根本，在实际问题中，磁通量发生变化的原因主要有如下几种情况：（1）闭合电路的部分导体在匀强磁场中做切割磁感线的平动，在这种情况下，磁感应强度B不变，而面积发生变化，故磁通量发生变化。必须注意“部分”两字。若整个闭合电路都在匀强磁场中做平动切割，穿过回路的磁通量并不发生变化。（2）闭合电路的部分导体在匀强磁场中做切割磁感线的转动。在这种情况下，也是B不变，S发生变化，故磁通量发生变化。（3）闭合电路在匀强磁场中绕一定轴转动，定轴与电路平面共面，且与磁场方向垂直，如图1-2-3所示。在这种情况下，磁感应强度B不变，而闭合电路所围面积在垂直于磁场方向上的投影在变化，故穿过电路的磁通量发生变化。图1-2-3（4）闭合电路处在磁感应强度（B）随时间变化的磁场之中，如图1-2-4所示，在这种情况中，面积S不变，而磁感应强度B发生变化，故穿过回路的磁通量发生变化。...