1、第1章 电磁感应第1节 磁生电的探索第1章 电磁感应学习目标1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神2.知道什么是电磁感应现象，理解感应电流产生的条件3.通过实验与探究，体验科学家探索自然规律的科学态度和科学精神第1章 电磁感应一、电磁感应的探索历程 1电流的磁效应：1820年，丹麦物理学家_发现了电流的磁效应，它揭示了电和磁之间存在的某种联系 2探索磁生电：奥斯特的发现激发了人们探索“磁生电”的方法，在“磁生电”这一光辉思想的指导下，法国物理学家菲涅耳、安培、瑞士科学家科拉顿、美国科学家亨利先后设计实验探索“磁生电”，但都没有成功 奥斯特3法拉第的探索：英国科
2、学家_始终坚信自然界各种不同现象之间有着相互联系，一直坚持探索电磁感应现象，终于悟出了磁生电的基本原理 二、科学探究感应电流产生的条件 1实验探究(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流 法拉第实验操作 实验现象(有无电流)分析论证 导体棒静止 _ 导体棒AB切割磁感线，通过闭合回路的磁通量_，有感应电流产生 导体棒平行 磁感线运动 _ 导体棒切割 磁感线运动 _ 无有无变化(2)探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流 实验操作 实验现象(有无电流)分析论证 N极插入线圈 _ 将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁通量_，有感应电流产生 N极停在线圈中 _ N极从线圈中抽出 _ S极插入
3、线圈 _ S极停在线圈中 _ S极从线圈中抽出 _ 有有有有无无变化(3)模拟法拉第的实验 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 _ 导体和磁场间并没有发生相对运动，当螺线管A中的电流发生变化时，螺线管B所处的磁场_，从而引起穿过螺线管B的_发生变化，螺线管B所在的闭合回路中有感应电流产生 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 _ 有无有有发生变化磁通量2实验结论 只要穿过_的磁通量_，闭合电路中就有感应电流产生 判一判(1)闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流()(2)闭合线圈做切割磁感线运动,一定能
4、产生感应电流()(3)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流()闭合电路发生变化1磁通量的计算(1)B与S垂直时：BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积如图甲(2)B与S不垂直时：BSBS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，B为B在垂直于S方向上的分量如图乙磁通量及其变化(3)某线圈所围面积内有不同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，求其代数和如图丙 2磁通量的变化 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，闭合电路的面积S发生变化如图甲(2)闭合电路的面积S不变，磁感应强度B发生变化如图乙(3)磁
5、感应强度B和闭合电路的面积S都不变，它们之间的夹角发生变化如图丙 3正确理解磁通量的标量性 磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反,穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和 特别提醒：(1)、均与线圈匝数无关，彼此之间也无直接联系(2)磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向 如图所示,有一个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与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，10匝；C线圈半径为2 cm，1匝；D线圈半径为0.5 cm，1匝.问：(1)在磁感应强度B减
6、为0.4 T的过程中，A和C磁通量改变多少？(2)当磁场转过30角的过程中，D中磁通量改变多少？思路探究(1)公式BS中S的意义是什么？1.256104 Wb 1.256104 Wb(2)线圈匝数越多磁通量越大吗？8.4106 Wb 解析(1)对A线圈，1Br2，2Br2 磁通量改变量：A|21|(0.80.4)3.14104 Wb1.256104 Wb 对C线圈，1Br2，2Br2，磁通量改变量：C|2 1|(0.8 0.4)3.1410 4 Wb 1.256104 Wb(2)对D线圈：1Br2，磁场转过30，线圈仍全部处于磁场中，线圈面积在垂直磁场方向的投影为r2cos 30，则2Br2c
7、os 30.磁通量改变量：D|21|Br2(1cos 30)0.83.14(5103)2(10.866)Wb 8.4106 Wb 易错警示 解此题的关键有两点：(1)明确闭合线圈面积和磁场方向的关系，确定有效面积的大小(2)线圈的匝数对磁通量大小的计算无影响 1.面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角(如图所示)，当线框以ab为轴顺时针旋转90时，求穿过abcd面的磁通量的变化量_.BS(cos sin)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
8、(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 产生感应电流条件的判断特别提醒：磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，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 如图所示，线圈与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈与电流计G相连,线圈与线圈绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中没有示数的是()A开关闭合瞬间 B开关闭合稳定后 C开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端 D开关断开瞬间 B 思路
9、点拨 本题考查感应电流的产生条件，关键是明确穿过线圈的磁场的来源及变化规律 解析(A)开关闭合前，线圈、中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生感应电流，电流计G有示数(B)开关闭合稳定后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，电流计G无示数(C)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化,线圈中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈中有感应电流产生，电流计G有示数(D)开关断开瞬间，线圈中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的
10、磁通量也从有到无，线圈中有感应电流产生，电流计G有示数 规律总结 螺线管线圈相当于条形磁体，其产生的磁场随线圈中电流的增大而增强，随线圈中电流的减小而减弱，而电流的变化可以通过开关闭合、断开、滑动变阻器电阻改变来实现，从而引起线圈中磁通量变化产生感应电流 2(2014福州八中高二检测)下图中能产生感应电流的是()B解析：根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流 方法技巧非匀强磁场中磁通量变化情况的分析条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通
11、常只对穿过线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化范例 如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框由实线位置在水平面内向右平动，逐渐移动到虚线位置(两位置对称)，则穿过线框的磁通量的变化情况是()A先增加后减少，最后相等 B先增加后减少，再增加再减少 C先减少后增加，最后相等 D线框中有感应电流产生 BD 解析 线框水平平动可分为三个阶段，如图所示第一阶段，从实线位置开始至bc边到达导线位置，穿过线框的磁通量逐渐增大第二阶段，从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止，向外的磁感线逐渐减少，向内的磁感线逐渐增多，穿过线框的总磁通量先减少(当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零)后增加第三阶段，从ad边离开直导线向右运动开始到线框抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少 名师点评 直导线周围的磁感线疏密分布是：越靠近导线，磁感线越密；线框abcd对称跨着直导线时，总磁通量为零，分析时要紧紧抓住该位置.)