感应电流产生的条件资料

,第四章 电磁感应,创新大课堂,教材知识一站清,热考命题全聚焦,大题串知探思路,课时作业,第四章 电磁感应,创新大课堂,教材知识一站清,热考命题全聚焦,大题串知探思路,课时作业,第,1,、,2,节划时代的发现 探究感应电流的产生条件,第四章 电磁感应,第一篇 模块同步导学篇,知识一电磁感应的探索历程,基础梳理,1,“,电生磁,”,的发现,1820,年，丹麦物理学家,_,发现了电流的磁效应,2,“,磁生电,”,的发现,1831,年，英国物理学家,_,发现了电磁感应现象,3,法拉第的概括,法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：,(1),变化的,_,；,(2),变化的,_,；,奥斯特,法拉第,电流,磁场,(3),_,的恒定电流；,(4),_,的磁铁；,(5),在磁场中运动的,_,4,电磁感应,法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应，产生的电流叫,_,5,发现电磁感应现象的意义,(1),使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了,_,作为一门统一学科的诞生,(2),使人们找到了,_,的条件，开辟了人类的电气化时代,运动,运动,导体,感应电流,电磁学,磁生电,判断：,(1),有电流即生磁场,(,),(2),有磁场即生电流,(,),(3),静止的电荷周围也能产生磁场,(,),答案,(1),(2),(3),释疑解难,1,电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系,(1),区别：,“,动电生磁,”,和,“,动磁生电,”,是两个不同的过程，要抓住过程的本质，动电生磁是指运动电荷周围产生磁场；动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流动电生磁中的动是运动的意思，电荷相对磁场运动，动磁生电中的动是变化的意思要从本质上来区分它们,(2),联系：二者都是反映了电流与磁场之间的关系,2,发现电磁感应现象的意义,(1),电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生,(2),电磁感应的发现使人们找到了,“,磁生电,”,的条件，开辟了人类的电气化时代,(3),通过法拉第发现电磁感应的过程，我们应该清楚地看到：法拉第在作出伟大发现的过程中，也受着历史局限性的束缚思维定式的影响使他在很长一段时间内徘徊不前，但他没有放弃，他通过偶然发现的现象，经过深入探究，终于找到了将磁转化为电的途径,学后自测,1,下列属于电磁感应现象的是,(,),A,通电导体周围产生磁场,B,磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动,C,由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流,D,电荷在磁场中定向移动形成电流,C,根据引起电流原因的五类情况可知，导体自身电流发生变化，回路中产生感应电流为电磁感应现象,知识二磁通量的计算公式和物理意义,基础梳理,1,磁通量的计算,(1),公式：,BS,.,(2),适用条件：,_,；,S,是,_,磁场的有效面积,(3),单位：韦伯，,1 Wb,1 _.,2,磁通量的物理意义,(1),可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的,_,的条数,(2),同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量,_,，当它跟磁场方向平行时，磁通量为,_.,匀强磁场,垂直,Tm,2,磁感线,最大,0,判断：,(1),磁通量计算公式,BS,，可计算任何磁场的磁通量,(,),(2),同一匀强磁场中两个面积不同的线圈，磁通量可能相同,(,),(3),在匀强磁场中穿过某一闭合回路的磁通量可以为,0.(,),答案,(1),(2),(3),释疑解难,1,对磁通量的理解,(1),BS,的含义：,BS,只适用于磁感应强度,B,与面积,S,垂直的情况当,S,与垂直于,B,的平面间的夹角为,时，即,S,S,cos,，则有,BS,BS,cos,，即,等于,B,与,S,在垂直于,B,方向上分量的乘积如图甲所示,(2),面积,S,的含义：,S,不一定是某个线圈的实际面积，而是线圈在磁场范围内的有效面积如图乙所示，,S,应为线圈面积的一半,(3),多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小,(4),磁通量正负之分,磁通量的正负是这样规定的：任何一个平面都有正反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正值，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值,若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为,1,，反向磁感线条数为,2,则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数,(,磁通量的代数和,),，即,1,2,.,磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的,2,磁通量变化的计算,(1),磁感应强度,B,不变，有效面积,S,变化时，,2,1,B,S,.,(2),磁感应强度,B,变化，磁感线穿过的有效面积,S,不变时，穿过回路中的磁通量的变化量,2,1,B,S,.,(3),磁感应强度,B,和回路面积,S,同时变化时，,2,1,B,2,S,2,B,1,S,1,.,(4),由于磁通量与线圈的匝数无关，同理，磁通量的变化,2,1,也不受线圈匝数的影响,学后自测,2,如图所示，框架面积为,S,，框架平面与磁感应强度为,B,的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是,(,),A,如图位置时等于,BS,B,若使框架绕,OO,转过,60,角，磁通量为,BS,C,若从初始位置转过,90,角，磁通量为零,D,若从初始位置转过,180,角，磁通量变化为,2,BS,ACD,如图所示位置时，磁感线,与线框平面垂直，,BS,.,当框架,绕,OO,轴转过,60,时可以将原图,改画成从上面向下看的俯视图，,如图所示，,BS,BS,cos 60,BS,.,所以选项,B,错转过,90,时，线框由与磁感线垂直穿过变为平行，,0.,线框转过,180,时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了因而,1,BS,，,2,BS,，,|,2,1,|,2,BS,.,知识三探究感应电流的产生条件,基础梳理,1,探究导体棒在磁场中运动是否产生电流,(,如图所示,),：,实验操作,实验现象,(,有无电流,),分析论证,导体棒静止,_,闭合电路包围的面积,变化,时，电路中有电流产生；包围的面积,_时,，电路中无电流产生,导体棒平行磁感线运动,_,导体棒切割磁感线运动,_,无,无,有,不变,2.,探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流,(,如图所示,),：,实验操作,实验现象,(,有无电流,),分析论证,N,极插入线圈,有,线圈中的磁场,变化,时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场,_时,，线圈中无感应电流,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,不变,3.,模仿法拉第的实验,(,如图所示,),：,实验操作,实验现象,(,线圈,B,中有无电流,),分析论证,开关闭合瞬间,有,线圈,B,中磁场,_时,，线圈,B,中有感应电流；线圈,B,中磁场,_时，线圈,B,中无感应电流,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,变化,不变,4.,归纳结论,只要穿过,_,导体回路的,_,发生变化，闭合导体回路中就有感应电流,判断：,(1),导体棒切割磁感线不一定产生感应电流，但若垂直切割，则一定产生感应电流,(,),(2),穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定产生感应电流,(,),(3),穿过闭合导体回路磁通量为,0,的时刻，回路中无感应电流,(,),答案,(1),(2),(3),闭合,磁通量,释疑解难,感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：,1,明确电路是否为闭合电路,2,判断穿过回路的磁通量是否发生变化,穿过闭合电路的磁通量变化情况列表如下：,变的四种情况,B,不变、,S,变,例：,闭合电路,的一部分,导体,切割磁,感,线时,变的四种情况,B,变、,S,不变,例：,线圈与磁体,之间发生相,对,运动时,B,和,S,都变,注意：,此时可由,t,0,计,算,并判断磁通量是否变化,B,和,S,大小都不变，但二者之间的夹角变,例：,线圈在磁场,中,转动时,学后自测,3,关于感应电流，下列说法中正确的是,(,),A,只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生,B,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,C,线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流,D,以上说法都不正确,C,对闭合电路而言，磁通量必须变化，闭合电路中才有感应电流，仅有磁通量但不变化，是不会产生感应电流的，故,A,选项错；如果线圈,(,或螺线管,),不闭合，即使穿过它的磁通量发生变化，线圈中也不会有感应电流，故,B,、,D,项错误；,C,项正确,1,奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象,2,引起电磁感应现象的原因主要有五类，分别是变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体,3,只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流,命题一双向磁场与非匀强磁场的磁通量,1,双向磁场的磁通量的比较,磁通量大小的比较和磁通量大小,的计算还要注意线圈所在位置处,的磁场是单向磁场还是双向磁场，,对条形磁铁、蹄形磁铁、环形电,流、通电直导线磁场的分布要熟悉,磁通量，通俗地说，就是穿过某个面的磁感线的净条数，所以如果同时有相反两个方向的磁感线穿过某一线圈，总的磁通量应该计算磁感线的净条数磁通量虽然是标量，却有正负之分如图所示，套在条形磁铁外部的线圈,A,和,B,所在的平面内，既有向上的磁感线，又有向下的磁感线，净条数应该是二者之差,2,非匀强磁场中磁通量的变化特点,单根通电直导线周围的磁场是非匀强磁场，磁感线分布的特点是，离导线越近的地方磁场越强，越远的地方磁场越弱，尽管不能直接用,BS,计算磁通量，但是可以定性比较线圈在导线附近运动时磁通量的变化情况两条平行直导线如果通有大小相等的同向电流，两导线之间的磁场如图所示，两导线正中间磁场最弱，越靠近导线，磁场越强，同时注意两导线附近磁场的方向是不同的如果一个线圈在两导线之间从左向右运动，可以看出，穿过线圈的磁通量大小先减小后增大，而磁场的方向先向里后向外对于两平行直导线之间的磁场，要注意一个特殊位置，即关于两平行直导线对称的位置，若两导线电流方向相同，该处磁感应强度为,0,，这个对称位置即为这个磁场的分界线，分界线两侧磁场反向且关于分界线大小对称,经典例题,例,1,如图所示两个环,a,和,b,，其面积,S,a,S,b,，它们套在同一条形磁铁的中央，试比较穿过环,a,、,b,的磁通量的大小,【,思路点拨,】,条形磁铁内部、外部均有磁场,总的磁场的方向,磁铁内部向上的磁感线条数相同,根据外部,“,返回,”,的磁感线多少确定磁通量的大小,【,尝试自解,】_,【,解析,】,我们若从上往下看，则穿过,环,a,、,b,的磁感线如图所示，磁感线有进,有出相互抵消后，即,a,出,进,，,b,出,进,，得,a,b,.,【,答案,】,a,b,由此可知，若有像图乙所示的磁场，在求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量若穿过某个面的磁场是双向的，那么穿过这个面的总的磁通量指的是磁感线的净条数,一题多变,在例,1,中，若将,a,线圈向上移动一段合适的距离，,a,、,b,两线圈的磁通量可能相等吗？,解析,a,线圈向上移动时，磁铁外侧穿过,a,线圈向下的磁感线比原位置处密集，而,a,线圈面积较小，所以穿过,a,、,b,两线圈向下的磁感线条数可能相同，所以,a,、,b,线圈的磁通量可能相等,答案,见解析,命题二感应电流是否产生的判断,经典例题,例,2,如图所示，矩形线框,abcd,由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是,(,),A,向右平动,(,ad,边还没有进入磁场,),B,向上平动,(,ab,边还没有离开磁场,),C,以,bc,边为轴转动,(,ad,边还没有转入磁场,),D,以,ab,边为轴转动,(,转角不超过,90),【,思路点拨,】,