鲁科版 物理 选修3-2：第1章第1节　磁生电的探索

欢迎进入物理课堂 第1节磁生电的探索 课标定位 学习目标 1 了解电磁感应现象这一划时代发现的曲折历程 2 理解磁通量并学会磁通量变化的计算 3 知道什么是电磁感应现象 掌握产生感应电流的条件 4 体验由实验 发现 规律的乐趣 养成探究物理规律的良好习惯 重点难点 感应电流产生的条件 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1节 课前自主学案 课前自主学案 一 电磁感应的探索历程1 电生磁 1820年 丹麦物理学家 发现了电流的磁效应 2 磁生电 1831年 英国物理学家 发现了电磁感应现象 二 科学探究 感应电流产生的条件1 探究导体棒在磁场中运动是否产生电流 图1 1 1 奥斯特 法拉第 变化 图1 1 1 不变 2 探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流 图1 1 2 图1 1 2 变化 不变 3 模拟法拉第的实验 图1 1 3 图1 1 3 变化 不变 思考感悟 闭合回路中有磁场就一定有感应电流吗 提示 不一定 要看磁通量是否发生变化 核心要点突破 一 正确理解磁通量的变化1 对磁通量的认识 1 B与S垂直时 匀强磁场中 B S B指匀强磁场的磁感应强度 S为线圈的面积 2 B与S不垂直时 匀强磁场中 B S S 为线圈在垂直磁场方向上的有效面积 在应用时可将S分解到与B垂直的方向上 如图1 1 4所示 B Ssin 图1 1 4 3 某面积内有相反方向的磁场时分别计算不同方向的磁场的磁通量 然后规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 求其代数和 2 磁通量变化的几种形式磁通量的变化一般有四种情形 1 B不变 S变化 则 B S如图1 1 5甲所示 闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动 闭合回路面积发生变化 引起磁通量变化 2 B变化 S不变 则 B S如图1 1 5乙所示 由于磁铁插入或拔出线圈 使线圈所处的磁场发生变化 引起磁通量变化 3 B变化 S也变化 则 B2S2 B1S1如图1 1 5丙所示 设回路面积从S1 8m2变到S2 18m2 磁感应强度B同时从B1 0 1T变到B2 0 8T 则回路中磁通量的变化为 2 1 B2S2 B1S1 13 6Wb 若按 B S 0 8 0 1 18 8 Wb 7Wb计算就错了 4 B不变 S不变 变化 则 BS sin 2 sin 1 如图1 1 5丁所示 闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO 转动 B不变 S不变 但B和S的夹角 发生变化 引起穿过线圈的磁通量变化 图1 1 5 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右 一面积为S的矩形线圈abcd如图1 1 6所示放置 平面abcd与竖直方向成 角 将abcd绕ad轴转180 角 则穿过线圈平面的磁通量的变化量是 图1 1 6A 0B 2BSC 2BScos D 2BSsin 解析 选C 开始时穿过线圈平面的磁通量为 1 BScos 则后来穿过线圈平面的磁通量为 2 BScos 则磁通量的变化量为 2 1 2BScos 二 判断是否产生感应电流的方法1 感应电流产生的条件 1 电路闭合 2 穿过电路的磁通量发生变化 2 判断的基本方法 1 看回路是否闭合 如果回路不闭合时 无论如何也不会产生感应电流 2 看磁场方向与回路平面之间的关系 即磁场的方向与回路平面是垂直 平行或成某一夹角 3 看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化 若变化则产生感应电流 否则不产生感应电流 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年山东潍坊高二质检 如图1 1 7所示 A B两回路中各有一开关S1 S2 且回路A中接有电源 回路B中接有灵敏电流计 下列操作及相应的结果中可能的是 图1 1 7 A 先闭合S2 后闭合S1的瞬间 电流计指针不偏转B S1 S2闭合后 在断开S2的瞬间 电流计指针偏转C 先闭合S1 后闭合S2的瞬间 电流计指针偏转D S1 S2闭合后 在断开S1的瞬间 电流计指针偏转 解析 选D 回路A中有电源 当S1闭合后 回路中有电流 在回路的周围产生磁场 回路B中有磁通量 在S1闭合或断开的瞬间 回路A中的电流从无到有或从有到无 电流周围的磁场发生变化 从而使穿过回路B的磁通量发生变化 产生感应电动势 此时若S2是闭合的 则回路B中有感应电流 电流计指针偏转 D正确 课堂互动讲练 如图1 1 8所示 有一个100匝的线圈 其形状是边长为L 0 20m的正方形 放在磁感应强度为B 0 50T的匀强磁场中 线圈平面与磁场垂直 若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形 周长不变 在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少 图1 1 8 精讲精析 线圈形状为正方形时的面积 S1 L2 0 20 2m2 4 0 10 2m2 穿过线圈的磁通量 1 BS1 0 50 4 0 10 2Wb 2 0 10 2Wb 形状为圆形时 其半径r 4L 2 2L 面积大小S2 2L 2 4 25 m2 穿过线圈的磁通量 2 BS2 0 50 4 25 Wb 2 55 10 2Wb 所以 磁通量的变化量 2 1 2 55 2 0 10 2Wb 5 5 10 3Wb 答案 5 5 10 3Wb 规律总结 磁通量 BS的计算有几点要注意 1 S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积 2 磁通量与线圈的匝数无关 也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响 同理 磁通量的变化量 2 1也不受线圈匝数的影响 所以 直接用公式求 时 不必去考虑线圈匝数n 2011年武汉模拟 如图1 1 9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 图1 1 9 A 将线框向左拉出磁场B 以ab边为轴转动 小于90 C 以ad边为轴转动 小于60 D 以bc边为轴转动 小于60 思路点拨 根据磁场的分布情况 分析各项中是否有磁通量的变化 自主解答 当线框向左拉出磁场时 线框的磁通量减小 有感应电流产生 故A可行 以ab边为轴转动 小于90 线框的磁通量减小也有感应电流产生 故B可行 当以ad边为轴转动 小于60 线框的磁通量减小 有感应电流产生 故C可行 当以bc边为轴转动 小于60 线框的磁通量有效面积不变 故磁通量不变 无感应电流产生 故D项不可行 答案 D 变式训练在匀强磁场中有两条平行的金属导轨 磁场方向与导轨平面垂直 导轨上有两条可沿导轨自由移动的导电棒ab cd 这两个导电棒ab cd的运动速度分别为v1 v2 如图1 1 10所示 ab棒上有电流通过 则一定有 图1 1 10 A v1 v2B v1v2与v1 v2两种可能 所以只有C正确 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全