电磁感应现象的探究（教育精品）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,磁生电的探究,选修3-2 第一章,复习磁通量,2、定义：,面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S,乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用表示。,1,文字叙述：穿过磁场某一面积的磁感线条数，叫做穿过该面积的磁通量,韦伯（Wb）,1Wb=1T,m,2,4,说明：,(1)磁通量就是表示穿过这个面的,净,磁感线条数。,(2)磁通量与线圈的匝数无关。,3,单位,=B S,=B S cos,为平面与垂直磁场方向平面的夹角。若,为平面与磁场方向的夹角，表达式又如何？,公式,：,公式：,=B,S,注：要求B与面积S要垂直。,=B,S sin,（,为平面与磁场方向的夹角,=B S cos,(,为平面与垂直磁场方向的夹角,),不垂直时：,5.引起磁通量变化的因素：,=B,S,cos,(1）B发生变化；,（2）S发生变化；,（3）B与S的夹角发生变化。,(3)磁通量有大小，有正负，但磁通量,是一个标量，遵从代数运算法则,d,b,c,a,B,电,磁,提出问题,奥斯特实验,生,一、电磁感应的探索历程,菲,涅,耳,亨,利,安培,科拉顿,法拉第,菲涅耳（,A.J.Fresnel,，,17881827,，法国物理学家）的贡献：在奥斯特公布他的发现不久，菲涅耳就宣称他把磁铁放在螺旋线圈里，能够成功地由磁产生出电。但是当其他科学家按照这样做时，却没能产生出电，但是菲涅耳的这一发现却启发了安培于,1821,年着手于这一方面的探索。,安培（,A.M.Ampere,17751836,），法国学家安培设计了这样一个实验：他将一个多匝线圈固定在竖直平面上，在这个线圈的内部的同一竖直平面悬挂一个可以转动的闭合线圈。他设想，当固定线圈中通以强电流时，悬挂的闭合线圈中也会产生某种电流而出现磁性；这时如果用一个强磁铁接近它，就会使中间的可动线圈转动起来。由于他只是在稳态情况下进行实验，所以未能探测到这种现象。,科拉顿（,D.Colladen,，,18021892,）：瑞士物理学家科拉顿将一块磁铁在线圈中移动，试图在螺线管中产生出电流。为避免磁铁对电流计的指针产生影响，他用一根很长的导线把螺线管和电流计连接起来，并把电流计放在隔壁的房间里。实验时，他将磁铁分别插入和拔出螺线管，然后再跑到隔壁房间观察电流计的摆动情况。但不管他跑的多快，始终没有看到电流计的偏转。,亨利（,J.Henry,17971878,）美国科学家亨利于,1830,年暑期，在研究绕有不同长度导线的电磁铁所产生的磁力大小时，把一个线圈与电流计相连，当线圈放在蹄形电磁铁的两极之间，当他给电磁铁通电时，电流计指针出现了摆动，断开电源时，电流计指针向相反方向摆动。由于新学期开学，他不得不停止了这一研究，因而错过了发表这一成果的时机，被誉为离发现“磁生电”现象只有一步之遥的人。,法拉第（,M.Farad 17911867,）英国物理学家法拉第自,1821,年就开始了磁生电的研究，他用强磁铁靠近闭合线圈，想在闭合线圈中产生出电流，均遭到失败，但他毫不气馁，仍然坚定地进行各种实验，经过无数次的试验，终于于,1831,年发现了磁生电的现象。,提出问题,1.,什么情况下磁能生电？,猜想或假设,2.,要使磁生电需哪些器材？,(1),电源,(2),导线和开关,(3),小磁针,产生电流；,检验磁场的产生,电生磁,产生磁场,形成闭合电路,检验电流的产生,逆向思维,磁铁,导线和开关,灵敏电流计,形成闭合电路；,G,+,N,S,实验一：探究导体棒在磁场中是否产生感应电流,平行运动,切割运动,实验操作,电流表指针（是否偏转）,实验现象（有无电流）,导体棒静止,导体棒平行磁感线运动,导体棒切割磁感线运动,偏转,不偏转,不偏转,G,+,N,极插入,N,极抽出,S,极插入,S,极抽出,实验二：探究磁铁在线圈中运动是否产生感应电流,S,N,S,N,实验操作,电流表指针,（是否偏转）,实验现象（有无电流）,N,极插入线圈,N,极停在线圈中,N,极从线圈中抽出,S,极插入线圈,S,极停在线圈中,S,极从线圈中抽出,不偏转,偏转,偏转,偏转,偏转,不偏转,G,+,实验三：模仿法拉第的实验,+,-,实验操作,电流表指针,(,是否偏转）,实验现象,（线圈,B,中有无电流）,开关闭合瞬间,开关断开瞬间,开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动,开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片,开关闭合瞬间,开关断开瞬间,开关闭合，迅速移动滑片,复原再做,偏转,偏转,不偏转,偏转,探究电磁感应的产生条件,通过以上几个产生感应电流的实验，我们能否寻找它们之间的共同之处，并从本质上概括出产生感应电流的条件,?,通过以上几个实验我们发现可以利用磁场产生电流。利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流,。,总结产生,感应电流,的条件,分析论证,实验操作,有无电流,闭合电路包围的面积,在磁场中,（是否变化）,磁通量（是否变化）,导体棒静止,无,导体棒平行磁感线运动,无,导体棒切割磁感线运动,有,不变,改变,不变,改变,不变,不变,实验操作,有无电流,磁场,(,是否变化）,磁通量（是否变化）,N,极插入线圈,有,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,分析论证,增强,增强,减弱,减弱,变大,变大,变小,变小,不变,不变,不变,不变,分析论证,实验操作,有无电流,磁场（是否变化,),磁通量（是否变化）,开关闭合瞬间,有,开关断开瞬间,有,开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动,无,开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片,有,改变,改变,改变,改变,改变,改变,不变,不变,感应电流产生的条件,：,穿过电路的,磁通量发生,变化,.,电路要闭合,;,实验一、导体切割磁感线,实质：改变了闭合电路在磁场中的面积,实验二、磁铁插入或拔出,实质：改变了闭合电路中磁场的强弱,实验三、开关闭合或断开，滑动变阻器滑动,实质：改变了闭合电路中磁场的强弱,一、试判断下述说法的正确性：,1,当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电流产生。,(),2,当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。,(),3,线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场,(),4,当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就有感应电流产生。,(),二、矩形线圈,ABCD,位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流,I,逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？,（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。）,闭合回路的部分导体在磁场,中,做切割磁感线运动时就一定有感应电流吗？,思考,结论1:磁通量变化均产生电流,3、一个,200,匝、面积为,20 cm,2,的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成,30,角，若磁感应强度在,0.05 s,内由,0.1 T,增加到,0.5 T,，在此过程中磁通量变化了多少？,解析：当磁场为,0.1 T,时的磁通量为：,1,B,1,S,sin,当磁场为,0.5 T,时的磁通量为：,2,B,2,S,sin,在此过程中磁通量的变化为：,2,1,(,B,2,B,1,),S,sin,(0.5,0.1),20,10,4,sin30,Wb,4,10,4,Wb.,答案：,4,10,4,Wb,