新课标2018-2019学年高考物理主题三电磁感应及其应用3.1电磁感应3.1.1划时代的发现3.1.2探究感应电流的产生条件课件新人教版选修3 .ppt

3 1电磁感应3 1 1划时代的发现3 1 2探究感应电流的产生条件 一 电磁感应的发现1 奥斯特梦圆 电生磁 1820年 丹麦物理学家 发现通电导线能使放在导线附近的小磁针偏转 这种现象称为 电流的磁效应说明电流能在其周围产生 奥斯特 电流的磁效应 磁场 2 法拉第心系 磁生电 1831年 英国物理学家 发现了电磁感应现象 即 由磁生电 的现象 法拉第把引起电流的原因概括为五类 变化的电流 运动的恒定电流 运动的磁铁 把这些现象定名为 产生的电流叫做 法拉第 变化的磁场 在磁场中运动的导体 电磁感应 感应电流 思维拓展电流的磁效应与电磁感应有什么区别 答案电流的磁效应是指电流周围产生磁场 即 电生磁 电磁感应现象是利用磁场产生感应电流 即 磁生电 电生磁 和 磁生电 是两种因果关系相反的现象 要正确区分这两种现象 弄清现象的因果关系是关键 二 探究感应电流的产生条件实验1如图1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1 有 无 实验2如图2所示 当条形磁铁插入或抽出线圈时 线圈中 电流产生 但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2 有 无 实验3如图3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 电流表中有电流通过 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3结论归纳 产生感应电流的条件是 只要穿过闭合导体回路的 发生变化 闭合导体回路中就有感应电流 有 无 磁通量 思考判断 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 对磁通量变化的理解 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4甲所示 B S 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 BS BScos 要点归纳 图4 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5 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5 例1 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量 如图6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 图6A 1 2B 1 2C 1 2D 无法确定 精典示例 解析设闭合线框在位置1时的磁通量为 1 在位置2时的磁通量为 2 直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强 故 1 2 将闭合线框从位置1平移到位置2 磁感线是从闭合线框的同一面穿过的 所以 1 2 1 1 2 将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2 磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过 所以 2 2 1 1 2 以原来穿过的方向为正方向 则后来从另一面穿过的方向为负方向 故选项C正确 答案C 1 求解磁通量的变化量时要取有效面积 2 磁通量的变化与线圈的匝数无关 3 磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正 负不同 针对训练1 边长L 10cm的正方形线框有10匝 固定在匀强磁场中 磁场方向与线框平面间的夹角 30 如图7所示 磁感应强度随时间的变化规律为B 2 3t T 求 图7 1 2s末穿过线框的磁通量 2 第3s内穿过线框的磁通量的变化量 解析 1 2s末穿过线框的磁感应强度B2 2 3 2 T 8T 由 BSsin 知2s末穿过线框的磁通量 B2Ssin 8 0 1 2 sin30 Wb 4 10 2Wb 2 第3s内磁感应强度的变化 B 3T 所以 BSsin 3 0 1 2 sin30 Wb 1 5 10 2Wb 答案 1 4 10 2Wb 2 1 5 10 2Wb 感应电流的产生条件 1 感应电流产生条件的理解 1 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 2 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 与 的区别 与 意义不同 大小也没有必然的联系 感应电流的产生与 无关 只取决于 的变化 即与 有关 要点归纳 例2 下列图中能产生感应电流的是 精典示例 解析根据产生感应电流的条件可判断 A选项中 电路没有闭合 无感应电流 B选项中 面积增大 穿过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 0 无感应电流 D选项中 磁通量不发生变化 无感应电流 答案B 1 判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流时 一定注意 部分导体 切割 的含义 2 磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小 所以可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化 针对训练2 如图8是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境 当探测线圈靠近金属物体时 在金属物体中就会产生电流 如果能检测出这种变化 就可以判定探测线圈附近有金属物体了 下图中能反映出金属探测器工作原理的是 图8 解析探测器靠近金属物体时 相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线 从而产生了电流 选项B是导体棒切割磁感线 选项C是通电导体在磁场中受力运动 选项A D是电流的磁效应 综上所述 选项B正确 答案B 1 对磁通量的理解 关于磁通量 下列叙述正确的是 A 在匀强磁场中 穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B 在匀强磁场中 a线圈的面积比b线圈的大 则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C 把一个线圈放在M N两处 若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大 则M处的磁感应强度一定比N处大D 同一线圈放在磁感应强度大处 穿过线圈的磁通量不一定大 解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积 A错误 线圈面积大 但投影面积不一定大 B错误 磁通量大 磁感应强度不一定大 C错误 D正确 答案D 2 感应电流产生的条件 多选 如图9所示 下列情况能产生感应电流的是 图9 A 如图甲所示 导体棒AB顺着磁感线运动B 如图乙所示 条形磁铁插入或拔出线圈时C 如图丙所示 小螺线管A插入大螺线管B中不动 开关S一直接通时D 如图丙所示 小螺线管A插入大螺线管B中不动 开关S一直接通 当改变滑动变阻器的阻值时 解析A中导体棒顺着磁感线运动 穿过闭合电路的磁通量没有发生变化 无感应电流 故选项A错误 B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加 拔出线圈时线圈中的磁通量减少 都有感应电流 故选项B正确 C中开关S一直接通 回路中为恒定电流 螺线管A产生的磁场稳定 螺线管B中的磁通量无变化 线圈中不产生感应电流 故选项C错误 D中开关S接通 滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化 螺线管A的磁场发生变化 螺线管B中磁通量发生变化 线圈中产生感应电流 故选项D正确 答案BD 3 产生感应电流的判断 多选 如图10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10A 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 解析将线框向左拉出磁场的过程中 线框的bc部分做切割磁感线运动 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中会产生感应电流 如果转过的角度超过60 60 300 bc边在无磁场区转动 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 答案ABC