2019_2020学年高中物理第一章电磁感应第一节第二节电磁感应现象产生感应电流的条件学案粤教版选修3_2.pdf
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1、第一节 电磁感应现象第二节 产生感应电流的条件第一节 电磁感应现象第二节 产生感应电流的条件 学科素养与目标要求 物理观念:能够从分析归纳产生感应电流条件的过程中,加深对磁通量的概念及其变化的理 解,形成“磁生电”的认识 科学探究 : 1.了解探究感应电流产生条件的实验方法.2.经历探究过程,综合信息得出产生感 应电流的条件 科学思维:从有序设计的系列递进实验,用归纳思想得出产生感应电流的一般性条件,并会 判断分析具体实例 科学态度与责任:了解人类探究电磁感应现象的过程,体会并培养探究自然规律的科学态度 和科学精神 一、电磁感应的探索历程 1探索过程 (1)电生磁:1820 年,丹麦物理学家奥
2、斯特发现了电流的磁效应,从此揭开了研究电磁联系 的序幕 (2)磁生电 1820 年之后,安培、菲涅尔、阿拉果、沃拉斯顿、科拉顿等致力于磁生电的研究,但是并 没有出现所期望的结果 1831 年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,揭示了电和磁的内在联系,引领人类 进入电气时代 2法拉第的概括: 法拉第把引起感应电流的原因概括为五类,它们都与变化和运动相联系 (1)变化着的电流; (2)变化着的磁场; (3)运动的恒定电流; (4)运动的磁铁; (5)在磁场中运动的导体 这种由磁生电的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫感应电流 二、产生感应电流的条件 只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路
3、中就有感应电流产生 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 如图所示,闭合导线框架的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为
4、B. (1)分别求出BS(图示位置)和BS(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)BS 0 (2)BS 减少了BS 1 2 1 2 1对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一横截面的磁感线条数的多少,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 2匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时,BS. 图 2 (2)B与S不垂直时,BS(S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积)或BS(B为B 垂直于线圈平面的分量)如图 2 所示,B
5、Ssin. 3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 3(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 3 例 1 如图 4 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 r 2 图 4 (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? B 2 (2
6、)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Br 2 2 (2)减少了Br2 变化了Br2 1 4 1 2 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 ( B)r2 B 2 Br2 2 即A、B线圈中的磁通量都减少了. Br2 2 (2)对线圈C,1Br2Br2 1 4 当磁场转过 90角时,20, 故 121Br2 1 4 当转过 180角时,磁感线从另一侧穿过线圈,若取1为正,则3为负, 有3Br2,故 2|31|Br2. 1 4 1 2 例 2 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,如图 5 所示
7、,通有恒定电流的导线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 1和 2,则( ) 图 5 A12B12 C12. 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 1|21| 12;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 2|(2)1|12(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 1实验:探究感应电流产生的条件 (1)实验一 : 如图 6 所示,导体AB
8、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(均填“有”或“无”) 图 6 (2)实验二 : 如图 7 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(均填“有”或“无”) 图 7 (3)实验三 : 如图 8 所示,将小螺线管A插入大螺线管B中不动,当开关 S 闭合或断开时,电 流表中_电流通过;若开关 S 一直闭合,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中 _电流通过;而开关一直闭合,滑动变阻器的滑片不动时,电流表中_电流通 过(均填“有”或“无”) 图 8 (4)归纳总结 实验一中:导体棒切割磁感线运动
9、,回路面积发生变化,从而引起了磁通量的变化,产生了 感应电流 实验二中:磁铁插入或拔出线圈时,线圈中的磁场发生变化,从而引起了磁通量的变化,产 生了感应电流 实验三中:开关闭合、断开、滑动变阻器的滑片移动时,A线圈中电流变化,从而引起穿过 大螺线管B的磁通量变化,产生了感应电流 三个实验共同特点:产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化 答案 (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无 2感应电流产生条件的理解 不论什么情况, 只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件, 就必然产生感应电流 ; 反之, 只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化 例 3
10、 (多选)下图中能产生感应电流的是( ) 答案 BD 解析 A 选项中,电路没有闭合,无感应电流 ; B 选项中,面积增大,通过闭合电路的磁通量 增大,有感应电流;C 选项中,穿过圆环的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,无感应电流;D 选项中,穿过闭合电路的磁通量减小,有感应电流 学科素养 例 3 通过分析四种情况是否有感应电流产生,加深了学生对磁通量概念、磁通 量的变化的理解,进一步掌握感应电流产生的两个条件:(1)闭合电路;(2)磁通量发生变化, 二者缺一不可 通过这样的训练锻炼了学生的归纳思维能力, 较好地体现了 “物理观念” 和 “科 学思维”的学科素养 针对训练 (多选)如图 9 所示装
11、置,在下列各种情况中,能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合 线圈A中产生感应电流的是( ) 图 9 A开关 S 闭合的瞬间 B开关 S 闭合后,电路中电流稳定时 C开关 S 闭合后,滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D开关 S 断开的瞬间 答案 ACD 1 (电磁感应现象的认识)(2018南通市高二上学期调研)下列现象中, 属于电磁感应现象的 是( ) A通电线圈在磁场中转动 B因闭合线圈在磁场中运动而产生电流 C磁铁吸引小磁针 D小磁针在通电导线附近发生偏转 答案 B 解析 线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应, B 正确 A 中通电线圈 在磁场中转动是因为受安培力作用,A 错误D 是电
12、流的磁效应,D 错误C 中磁铁吸引小磁 针是磁场的作用,C 错误 2(对磁通量的理解)如图 10 所示,a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环,条形磁铁穿 过圆环中心且与两环平面垂直,则穿过两圆环的磁通量a、b的大小关系为( ) 图 10 Aab Bab,故 A 正确 3 (产生感应电流的判断)(多选)如图所示, 正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场 中:A 向右平动,B 向下平动,C 绕轴转动(ad边向外),D 向上平动(D 线圈有个缺口)则线 圈中能产生感应电流的是( ) 答案 BC 解析 在通电长直导线的磁场中,四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的,离导 线越远,磁场就越弱
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