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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,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,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电磁感应的发现,(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,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,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( ),二、磁通量及其变化,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,图1,答案,(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,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”) .,BS,垂直于磁场方向,无,21,垂直,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( ),三、产生感应电流的条件,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,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,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,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.,闭合,磁通量发生变化,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.( ),2,题型探究,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，BS，B为B垂直于线圈平面的分量.如图5甲所示，BS(Bsin )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，BSBScos .,图5,2.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,例1 如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B0.8 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1.256104 Wb,A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. (B2B)r21.256104 Wb 即A、B线圈中的磁通量都减少了1.256104 Wb,(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6.28105 Wb 减少了1.256104 Wb,图7,对线圈C，1Br26.28105 Wb 当转过90时，20， 故12106.28105 Wb 6.28105 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3Br2，故2312Br21.256104 Wb.,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.,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.12 B.12 C.12 D.无法确定,图8,答案,二、感应电流产生条件的理解及应用,1.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，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化. 2.注意区别与：感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与有关.与的大小没有必然的联系.,例2 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是,答案,解析,利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱.所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为A出进0，且始终为0，即使切断导线中的电流，A也始终为0，A中不可能产生感应电流. B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流.,C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，进出，即C0，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.,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,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.,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.,达标检测,3,1.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,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.,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.ab B.ab C.ab D.不能比较,1,2,3,4,答案,解析,图10,1,2,3,4,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SaSb，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ab，故A正确.,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.,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,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(60300)，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,
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