探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件

1、1第第1 1節(jié)劃時代的發(fā)現(xiàn)節(jié)劃時代的發(fā)現(xiàn)第第2 2節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件電磁感應(yīng)2追悔莫及的亨利美國物理學(xué)家亨利是奧爾巴尼學(xué)院的教授，由于教學(xué)任務(wù)繁重，也沒有專門的實驗室，他主要利用假期在學(xué)院的大廳里進(jìn)行電學(xué)實驗工作1829年8月的暑假，亨利在考察繞有不同長度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生磁力的大小時，意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通電導(dǎo)線中的電流被突然切斷時，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電火花當(dāng)時亨利無法給出解釋，這一重要發(fā)現(xiàn)被擱置下來了1830年8月的暑假，亨利繼續(xù)上次的實驗他發(fā)現(xiàn)當(dāng)電磁鐵導(dǎo)線中突然通入強(qiáng)電流時，電流計的指針向一個方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)電磁鐵導(dǎo)線中的電流突然消失時，電流計的指針反向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)電磁鐵導(dǎo)線中

2、電流保持穩(wěn)定時，電流計的指針不偏轉(zhuǎn)亨利對這一現(xiàn)象感到很奇怪，但暑假結(jié)束了，他只得停止實驗5到了1832年6月，亨利在雜志上看到了法拉第在1831年所做的電磁感應(yīng)實驗的簡訊，立即痛苦地意識到法拉第的發(fā)現(xiàn)與自己兩年前的發(fā)現(xiàn)相類似他馬上用自己的舊儀器進(jìn)一步完善了過去的實驗，并把自己前前后后做的實驗做了一個總結(jié)，寫成一篇論文即使這樣，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)上，亨利只能屈居第二了71發(fā)現(xiàn)“電生磁”的科學(xué)家是_，發(fā)現(xiàn)“磁生電”的科學(xué)家是_2法拉第把引起電流的原因概括為五類，它們都與變化和運(yùn)動相聯(lián)系，這就是：變化的_、變化的_、運(yùn)動的_、運(yùn)動的_在磁場中_的導(dǎo)體他把這些現(xiàn)象命名為_產(chǎn)生的電流叫做_3產(chǎn)生感應(yīng)電

3、流的條件是：只要穿過閉合電路的_發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流1奧斯特法拉第2電流磁場恒定電流磁鐵運(yùn)動電磁感應(yīng)感應(yīng)電流3磁通量89一、電流的磁效應(yīng)1電流的磁效應(yīng)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)，這種作用稱為電流的磁效應(yīng)2發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的意義(1)電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)證實了電和磁存在著必然的聯(lián)系，突破了人類對電與磁認(rèn)識的局限性，掀起了一場研究電與磁關(guān)系的革命10(2)在奧斯特電流磁效應(yīng)的影響下，法國物理學(xué)家安培研究了不同形狀的電流產(chǎn)生的磁場，提出了判斷電流產(chǎn)生的磁場的右手螺旋法則，并提出了著名的“分子電流”假說，揭示了磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷運(yùn)動產(chǎn)生的(3

4、)奧斯特的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們探索“磁生電”的方法，在“磁生電”這一光輝思想的指引下，英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過十年的不懈努力終于找到了“磁生電”的條件，于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象11二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即“由磁生電”的條件，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流法拉第把引起電流的原因概括為五類：變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動的恒定電流、運(yùn)動的磁鐵、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體注意： “磁生電”是一種在運(yùn)動變化過程中才出現(xiàn)的效應(yīng)122發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義 (1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生(2)電磁感應(yīng)現(xiàn)

5、象的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件，開辟了人類的電氣化時代13 三、探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1實驗過程 實驗1 如下圖所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動時，線路中有電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動時，線路中無電流產(chǎn)生14實驗2如下圖所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，但磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產(chǎn)生15實驗3如右圖所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動，當(dāng)開關(guān)S接通或斷開時，電流表中有電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時，電流表中也有電流通過；而開關(guān)一直閉合，滑動變阻器不動時，無電流產(chǎn)生162實驗分析在實驗1中，當(dāng)導(dǎo)體AB在磁場中靜止或平行于磁感線運(yùn)動時

6、，無論磁場多強(qiáng)，閉合回路中都無電流；當(dāng)導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動時，閉合回路中有電流產(chǎn)生在實驗2中，當(dāng)條形磁鐵靜止在螺線管中時，無論磁鐵的磁場多強(qiáng)，回路中都沒有電流；將磁鐵插入或拔出螺線管時，組成螺線管的導(dǎo)線切割磁感線，閉合回路中有電流產(chǎn)生17 在實驗3中，導(dǎo)體和磁場之間并沒有發(fā)生相對運(yùn)動當(dāng)螺線管AB中電流不變時，螺線管CD中沒有電流產(chǎn)生；而當(dāng)螺線管AB中的電流變化時，螺線管CD中就產(chǎn)生了電流. 注意： 進(jìn)一步分析不難看出：實驗1是通過導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動改變磁通量；實驗2是磁體即磁場運(yùn)動改變磁通量；實驗3通過改變電流從而改變磁場強(qiáng)弱，進(jìn)而改變磁通量，所以可以將產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件描述為“不論用什么方

7、法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流”3實驗結(jié)論產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流注意：電路閉合，磁通量變化，是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個必要條件，缺一不可，電路中有沒有磁通量不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過電路的磁通量盡管很大但不變化，那么無論有多大，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流19 如下圖所示，線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S，則穿過線圈的磁通量_. 20解析：線圈平面abcd與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向不垂直，不能直接用BS計算，處理時可以用不同的方法：法一：把S投影到與B垂直的方向即水平方向，如圖中ab

8、cd，SScos ，故BSBScos .法二：把B分解為平行于線圈平面的分量B和垂直于線圈平面的分量B，顯然B不穿過線圈，且BBcos ，故BSBScos .答案：BScos 變式遷移變式遷移1.如下圖所示，有一個100匝的線圈，其橫截面是邊長為L0.20 m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.50 T的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場垂直若將這個線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？22解析：線圈橫截面為正方形時的面積S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿過線圈的磁通量1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb截面形狀為圓

9、形時，其半徑r4L/22L/.截面積大小S2(2L/)216/(100) m2.穿過線圈的磁通量2BS20.5016/(100) Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的變化21(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb.答案：5.5103 Wb23 如下圖所示，正方形線圈在通電長直導(dǎo)線的磁場中運(yùn)動：A向右平動，B向下平動，C繞軸轉(zhuǎn)動(ad邊向外)，D從紙面向外做平動，E向上平動(E線圈有個缺口)，判斷線圈中有沒有感應(yīng)電流24解析：在直導(dǎo)線電流磁場中的五個線圈，原來磁通量都是垂直紙面向里的，對直線電流來說，離電流越遠(yuǎn)，磁場就越弱A向右平動穿過線圈的磁通量沒有變化，故A線圈中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電

10、流B向下平動，穿過線圈的磁通量減少，必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流C繞軸轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量變化，必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流D離開紙面向外，線圈中磁通量減少，故情況同B、C.E向上平移，穿過線圈的磁通量增加，故產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但由于線圈沒有閉合，因此無感應(yīng)電流答案：B、C、D中產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、E中不產(chǎn)生感應(yīng)電流25變式遷移變式遷移2.如右圖所示，閉合圓導(dǎo)線圈平行地放置在勻強(qiáng)磁場中，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩直徑試分析線圈做以下哪種運(yùn)動時能產(chǎn)生感應(yīng)電流()A使線圈在其平面內(nèi)平動或轉(zhuǎn)動B使線圈平面沿垂直紙面方 向向紙外平動C使線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動D使線圈以bd為軸稍做轉(zhuǎn)動26解析：

11、根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知：只需要使穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就能在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流線圈在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為定值，根據(jù)前面分析BS知：只要回路中相對磁場的正對面積改變量S0，則磁通量一定要改變，回路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生當(dāng)線圈在紙面內(nèi)平動或轉(zhuǎn)動時，線圈相對磁場的正對面積始終為零，因此S0，因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動時，同樣S0，因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動時，線圈相對磁場的正對面積改變量S仍為零，回路中仍無感應(yīng)電流；當(dāng)線圈以bd為軸稍作轉(zhuǎn)動，則線圈相對磁場的正對面積發(fā)生了改變，因此在回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流故選D.答案：D281(2011年北京西城)許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過程中做出了重要貢獻(xiàn)下列表述正確的是()A開普勒測出了引力常量B法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C安培提出了磁場對運(yùn)動電荷的作用力公式D庫侖總結(jié)并確認(rèn)真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用規(guī)律基礎(chǔ)鞏固基礎(chǔ)鞏固解析：引力常量是由卡文迪許利用扭秤實驗測得的，選項A錯誤；磁場對運(yùn)動電荷的作用力公式是由洛倫茲提出的，選項C錯誤，正確答案為BD.答案：BD297如右圖所示，開始時矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場中，另一半在勻強(qiáng)磁場外，若要線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中可行的是()A將線圈向左平移一小段距離B將線圈向上平移C以ab為軸轉(zhuǎn)動(