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*,*,*,第一章,电磁感应,第一节电磁感应现象,第二节产生感应电流的条件,1,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,2,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,3,知识探究,1,4,一、电磁感应的发现,导学探究,(1),在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？,电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动,答案,(2),法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入,“,电流表,”,，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？,电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流,答案,5,知识梳理,电流的磁效应及电磁感应现象的发现：,(1),丹麦物理学家,发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了,现象与,现象之间存在密切联系,(2),英国物理学家,发现了电磁感应现象，即由磁生电的现象，他把这种现象命名为,产生的电流叫做,奥斯特,磁,法拉第,电磁感应,感应电流,电,6,即学即用,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,(,),7,二、磁通量及其变化,导学探究,如图,1,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,.,BS,0,(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,图,1,答案,8,(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？,BS,减少了,BS,答案,图,1,9,磁通量的定义及公式：,(1),定义：闭合回路的面积与,_,穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量,(2),公式：,，其中的,S,应为平面在,上的投影面积大小与线圈的匝数,关,(,填,“,有,”,或,“,无,”,),.,知识梳理,BS,垂直于磁场方向,无,2,1,垂直,10,即学即用,判断下列说法的正误,(1),磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大,(,),(2),穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零,(,),(3),磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的,(,),(4),利用公式,BS,，可计算任何磁场中某个面的磁通量,(,),11,三、产生感应电流的条件,导学探究,1.,利用蹄形磁铁的磁场,如图,2,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,2,无,有,12,2.,利用条形磁铁的磁场,如图,3,所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中,电流产生，当条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中,电流产生,.(,填,“,有,”,或,“,无,”,),图,3,无,有,13,3.,利用通电螺线管的磁场,如图,4,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，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中,电流通过,.(,填,“,有,”,或,“,无,”,),图,4,无,有,有,14,产生感应电流的条件是：只要使穿过,电路的,，闭合电路中就有感应电流产生,.,知识梳理,闭合,磁通量发生变化,15,判断下列说法的正误,.,(1),只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生,.(,),(2),穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生,.(,),(3),穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流,.(,),(4),闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流,.(,),即学即用,16,2,题型探究,17,一、磁通量,的理解与计算,1.,匀强磁场中磁通量的计算,(1),B,与,S,垂直时，,BS,.,(2),B,与,S,不垂直时，,B,S,，,B,为,B,垂直于线圈平面的分量,.,如图,5,甲所示，,B,S,(,B,sin,),S,.,也可以,BS,，,S,为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，,BS,BS,cos,.,图,5,18,2.,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,6(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,6,19,例,1,如图,7,所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，,B,0.8 T,，磁场有明显的圆形边界，圆心为,O,，半径为,1 cm.,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,1 cm,，,10,匝；线圈,B,的半径为,2 cm,，,1,匝；线圈,C,的半径为,0.5 cm,，,1,匝,.,问：,(1),在,B,减为,0.4 T,的过程中，线圈,A,和线圈,B,中的磁通量变化了多少？,图,7,答案,解析,A,、,B,线圈的磁通量均减少了,1.256,10,4,Wb,20,A,、,B,线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样,.,(,B,2,B,),r,2,1.256,10,4,Wb,即,A,、,B,线圈中的磁通量都减少了,1.256,10,4,Wb,21,(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,解析,减少了,6.28,10,5,Wb,减少了,1.256,10,4,Wb,图,7,22,对线圈,C,，,1,B,r,2,6.28,10,5,Wb,当转过,90,时，,2,0,，,故,1,2,1,0,6.28,10,5,Wb,6.28,10,5,Wb,当转过,180,时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取,1,为正，则,3,为负，,有,3,B,r,2,，故,2,3,1,2,B,r,2,1.256,10,4,Wb.,23,技巧点拨,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,.,24,针对训练,1,磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图,8,所示，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分别为,1,和,2,，则,A.,1,2,B.,1,2,C.,1,出,，即,C,0,，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为,0,，所以,C,中有感应电流产生,.,D,中线圈的磁通量如图丙所示，切断导线中的电流，,D,也始终为,0,，,D,中不可能产生感应电流,.,29,针对训练,2,(,多选,),如图,9,所示装置，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,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，滑动变阻器触头滑动的瞬间,D.,开关,S,断开的瞬间,图,9,答案,30,例,3,金属矩形线圈,abcd,在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是,答案,解析,在选项,B,、,C,中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；,选项,D,中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；,选项,A,中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故,A,正确,.,31,规律总结,判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：,(1),导体是否将磁感线,“,割断,”,，如果没有,“,割断,”,就不能说切割,.,如例,3,中，,A,图是真,“,切割,”,，,B,、,C,图中没有切断，是假,“,切割,”.,(2),是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例,3 D,图中,ad,、,bc,边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去,.,32,达标检测,3,33,1.,在法拉第时代，下列验证,“,由磁产生电,”,设想的实验中，能观察到感应电流的是,A.,将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化,B.,在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化,C.,将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,.,往线圈中插入条形磁,铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化,D.,绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断,电的瞬间，观察电流表的变化,1,2,3,4,答案,解析,34,1,2,3,4,电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的,A,、,B,选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确,.,C,选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，,C,项错误,.,在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此,D,项正确,.,35,2.,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,A.,a,b,B.,a,b,C.,a,b,D.,不能比较,1,2,3,4,答案,解析,图,10,36,1,2,3,4,条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：,磁铁内外磁感线的条数相同；,磁铁内外磁感线的方向相反；,磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏,.,两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量,进,出,，由于两圆环面积,S,a,S,b,，两圆环的,进,相同，而,出,a,出,b,，所以穿过两圆环的有效磁通量,a,b,，故,A,正确,.,37,3.(,多选,),下图中能产生感应电流的是,答案,解析,1,2,3,4,根据产生感应电流的条件：,A,选项中，电路没有闭合，无感应电流；,B,选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；,C,选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，,恒为零，无感应电流；,D,选项中，磁通量发生变化，有感应电流,.,38,4.(,多选,),如图,11,所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是,A.,将线框向左拉出磁场,B.,以,ab,边为轴转动,C.,以,ad,边为轴转动,(,小于,60),D.,以,bc,边为轴转动,(,小于,60),答案,解析,图,11,1,2,3,4,39,将线框向左拉出磁场的过程中，线框的,bc,部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流,.,当线框以,ab,边为轴转动时，线框的,cd,边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流,.,当线框以,ad,边为轴转动,(,小于,60),时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流,.,如果转过的角度超过,60(60,300),，,bc,边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流,.,当线框以,bc,边为轴转动时，如果转动的角度小于,60,，则穿过线框的磁通量始终保持不变,(,其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积,).,1,2,3,4,40,
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