電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件

1、第一章電磁感應(yīng)第一節(jié)電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)第二節(jié)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件南溪一中 王聰1 1、了解電磁的相關(guān)物理學(xué)史及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的、了解電磁的相關(guān)物理學(xué)史及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的 發(fā)現(xiàn)過程，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流發(fā)現(xiàn)過程，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流2 2、明確感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的實(shí)驗(yàn)探究過程，掌、明確感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的實(shí)驗(yàn)探究過程，掌 握握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件3 3、理解磁通量的概念，掌握其計(jì)算方法，會(huì)分、理解磁通量的概念，掌握其計(jì)算方法，會(huì)分 析析判斷通過電路的磁通量的變化判斷通過電路的磁通量的變化情況情況學(xué)習(xí)目標(biāo)南溪一中1 118311831年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電磁感發(fā)現(xiàn)

2、了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并將應(yīng)現(xiàn)象，并將“磁生電磁生電”的現(xiàn)象分為五類：的現(xiàn)象分為五類：(1)(1)變變化中的化中的_；(2)(2)變化中的變化中的_；(3)(3)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)中的的_；(4)(4)運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)中的_；(5)(5)運(yùn)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)中的_2 2由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫_18201820年，年，_發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)根據(jù)對(duì)稱性，很多物理學(xué)家做了不少根據(jù)對(duì)稱性，很多物理學(xué)家做了不少“磁生電磁生電”的實(shí)驗(yàn)都以失敗告終的實(shí)驗(yàn)都以失敗告終.1821.1821年年，法拉第全身投入，法拉第全身投入“磁生電磁生電”的研究中的研究中奧斯特一、奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟迪一、奧斯特

3、實(shí)驗(yàn)的啟迪南溪一中二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)法拉第電流磁場(chǎng)恒定電流磁鐵導(dǎo)線感應(yīng)電流法拉第時(shí)代，還沒有電流表，在法拉第時(shí)代，還沒有電流表，在“磁生磁生電電”的實(shí)驗(yàn)研究中，法拉第是怎樣檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究中，法拉第是怎樣檢測(cè)電流的呢？電流的呢？利用電流的磁效應(yīng)，在南北方向的導(dǎo)線下放一可利用電流的磁效應(yīng)，在南北方向的導(dǎo)線下放一可旋轉(zhuǎn)的小磁針當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí)，小磁針就發(fā)旋轉(zhuǎn)的小磁針當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí)，小磁針就發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中無電流時(shí)，小磁針就指南北極生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中無電流時(shí)，小磁針就指南北極思考思考南溪一中1 1法拉第在發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流之后，通過大量法拉第在發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流之后，通過大量的實(shí)驗(yàn)，又

4、歸納總結(jié)出電磁感應(yīng)的規(guī)律，的實(shí)驗(yàn)，又歸納總結(jié)出電磁感應(yīng)的規(guī)律，并發(fā)明了人類歷史上第一臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)并發(fā)明了人類歷史上第一臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)2 2電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)物理學(xué)和現(xiàn)代技電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)物理學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，而且對(duì)整術(shù)的發(fā)展作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，而且對(duì)整個(gè)現(xiàn)代文明的發(fā)展有著深刻的影響；電磁個(gè)現(xiàn)代文明的發(fā)展有著深刻的影響；電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們發(fā)明了發(fā)電機(jī)、變壓器感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們發(fā)明了發(fā)電機(jī)、變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等，、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等，_在此基礎(chǔ)上建立了電磁場(chǎng)理論在此基礎(chǔ)上建立了電磁場(chǎng)理論，并預(yù)言了電磁波的存在，并預(yù)言了電磁波的存在麥克斯韋三、電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)三、電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)

5、現(xiàn) 及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的意義及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的意義南溪一中探究探究1 1：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)如圖，將導(dǎo)軌、可移動(dòng)導(dǎo)體如圖，將導(dǎo)軌、可移動(dòng)導(dǎo)體ab放置在磁場(chǎng)中，并和電流放置在磁場(chǎng)中，并和電流計(jì)組成閉合回路，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)計(jì)組成閉合回路，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在下表中象記錄在下表中. .實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象( (有無電流有無電流) )導(dǎo)體棒靜止導(dǎo)體棒靜止_導(dǎo)體棒左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒左右運(yùn)動(dòng)_導(dǎo)體棒上下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒上下運(yùn)動(dòng)_無無有有無無四、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件四、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件南溪一中探究探究2 2：通過閉合回路的磁場(chǎng)發(fā)生變化：通過閉合回路的磁場(chǎng)發(fā)生變化如圖所示

6、，螺線管如圖所示，螺線管B套在螺線管套在螺線管A A外邊，螺線管外邊，螺線管A A經(jīng)經(jīng)過滑動(dòng)變阻器和開關(guān)與電池相連構(gòu)成直流電路；過滑動(dòng)變阻器和開關(guān)與電池相連構(gòu)成直流電路；螺線管螺線管B B接電流計(jì)構(gòu)成閉合電流將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填入接電流計(jì)構(gòu)成閉合電流將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填入下表中下表中南溪一中 觀察觀察操作操作電流計(jì)指針的擺動(dòng)情況電流計(jì)指針的擺動(dòng)情況螺線管螺線管B匝數(shù)少匝數(shù)少螺線管螺線管B匝數(shù)多匝數(shù)多螺線管螺線管AB相互垂直相互垂直開關(guān)接通開關(guān)接通瞬間瞬間_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺動(dòng)擺動(dòng)電流穩(wěn)定電流穩(wěn)定 _擺動(dòng)擺動(dòng) _擺動(dòng)擺動(dòng) _擺動(dòng)擺動(dòng)開關(guān)斷開開關(guān)斷開瞬間瞬間_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺動(dòng)擺動(dòng)滑動(dòng)片快滑動(dòng)片快速推動(dòng)

7、速推動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺動(dòng)擺動(dòng)滑動(dòng)片緩滑動(dòng)片緩慢推動(dòng)慢推動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺擺動(dòng)動(dòng)_擺動(dòng)擺動(dòng)輕微輕微較大較大不不不不不不不不輕微輕微較大較大不不較大較大最大最大不不輕微輕微較大較大不不探究探究2 2：通過閉合回路的磁場(chǎng)發(fā)生變化：通過閉合回路的磁場(chǎng)發(fā)生變化 南溪一中1對(duì)磁通量的認(rèn)識(shí)對(duì)磁通量的認(rèn)識(shí)(1)B與與S垂直時(shí)垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)：BS.B指勻強(qiáng)磁指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積為線圈的面積(2)B與與S不垂直時(shí)不垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)BS.S為線圈在垂直磁為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的有效面積，在應(yīng)用場(chǎng)方向上的有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將時(shí)可將S分解到與分解到

8、與B垂直的方向垂直的方向上，如圖所示上，如圖所示BSsin.穿過穿過_電路的磁通量電路的磁通量_時(shí)時(shí)，這個(gè)閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這個(gè)閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生閉合發(fā)生變化五、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件五、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件南溪一中正確理解磁通量的變化正確理解磁通量的變化2磁通量變化的幾種形式磁通量變化的幾種形式磁通量的變化一般有四種情形：磁通量的變化一般有四種情形：(1)B不變，不變，S變化，則變化，則BS(2)B變化，變化，S不變，則不變，則BS(3)B變化，變化，S也變化，則也變化，則B2S2B1S1(4)B不變，不變，S不變，不變，變化，變化，則則BS(sin 2sin 1)(3)(3)某

9、面積內(nèi)有相反方向的磁場(chǎng)時(shí)某面積內(nèi)有相反方向的磁場(chǎng)時(shí)分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和其代數(shù)和特別提醒：特別提醒：1 1、磁通量是、磁通量是標(biāo)量標(biāo)量，若規(guī)定穿入線圈正面的，若規(guī)定穿入線圈正面的方向?yàn)檎?，則從線圈背面方向穿入時(shí)磁通量方向?yàn)檎?，則從線圈背面方向穿入時(shí)磁通量為負(fù)值；為負(fù)值；2 2、在線圈翻轉(zhuǎn)、在線圈翻轉(zhuǎn)180180時(shí)，磁通量變化的大小時(shí)，磁通量變化的大小應(yīng)等于其絕對(duì)值之和，而不是絕對(duì)值之差；應(yīng)等于其絕對(duì)值之和，而不是絕對(duì)值之差；3 3、磁通量的正

10、、負(fù)不表示方向，是為了計(jì)、磁通量的正、負(fù)不表示方向，是為了計(jì)算磁通量變化而引入的算磁通量變化而引入的1如圖所示，如圖所示，a、b、c三個(gè)圓環(huán)水平套在三個(gè)圓環(huán)水平套在條形磁鐵外面，其中條形磁鐵外面，其中a和和b兩環(huán)大小相同，兩環(huán)大小相同，c環(huán)最大，環(huán)最大，a環(huán)位于環(huán)位于N極處，極處，b和和c兩環(huán)位于條兩環(huán)位于條形磁鐵中部，則穿過三個(gè)環(huán)的磁通量的大形磁鐵中部，則穿過三個(gè)環(huán)的磁通量的大小是小是()南溪一中課堂練習(xí)：CAc環(huán)最大，環(huán)最大，a與與b環(huán)相同環(huán)相同B三個(gè)環(huán)相同三個(gè)環(huán)相同Cb環(huán)比環(huán)比c環(huán)大環(huán)大Da環(huán)一定比環(huán)一定比c環(huán)大環(huán)大解析：選解析：選C.條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)是：條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線

11、分布特點(diǎn)是：兩端密，中間疏；兩端密，中間疏；磁鐵內(nèi)、外磁感線條數(shù)相磁鐵內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等等a、b、c三個(gè)環(huán)中磁鐵內(nèi)磁場(chǎng)方向都向上，而三個(gè)環(huán)中磁鐵內(nèi)磁場(chǎng)方向都向上，而磁鐵外部磁場(chǎng)不同，應(yīng)選磁鐵外部磁場(chǎng)不同，應(yīng)選C，而，而a、c兩環(huán)磁通量大兩環(huán)磁通量大小關(guān)系不確定小關(guān)系不確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的必要條件是穿過閉合導(dǎo)體回路的感應(yīng)電流產(chǎn)生的必要條件是穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無時(shí)：磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無時(shí)：1明確電路是否為閉合電路明確電路是否為閉合電路2判斷穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化判斷穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化感應(yīng)電流有無的判斷感應(yīng)電流有無的判斷穿過閉合電路的

12、磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況：種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈有效面積不變，線圈有效面積S發(fā)生變化，發(fā)生變化，例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)(2)線圈有效面積線圈有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，發(fā)生變化，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或者磁場(chǎng)是例如線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或者磁場(chǎng)是由通電螺線管產(chǎn)生而螺線管中的電流變化由通電螺線管產(chǎn)生而螺線管中的電流變化(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路有效面積和回路有效面積S同時(shí)發(fā)生變化，同時(shí)發(fā)生變化，此時(shí)可由此時(shí)可由t0計(jì)算并判

13、斷磁通量是否變化計(jì)算并判斷磁通量是否變化(4)線圈有效面積線圈有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)二者之間的夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí)特別提醒：特別提醒：導(dǎo)體切割磁感線不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充導(dǎo)體切割磁感線不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還得要看穿過閉合導(dǎo)體回路的要條件，歸根結(jié)底還得要看穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量是否發(fā)生變化磁通量是否發(fā)生變化2如圖所示，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是如圖所示，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )南溪一中課堂練習(xí)：A磁鐵向下運(yùn)動(dòng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)B磁鐵停在線圈中不動(dòng)磁鐵停在線圈中不動(dòng)C磁鐵向上運(yùn)

14、動(dòng)磁鐵向上運(yùn)動(dòng)D只要有磁鐵就一定有電流只要有磁鐵就一定有電流解析：選解析：選AC.磁鐵向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，穿過線圈線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，穿過線圈的磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，的磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、C正確；磁鐵停在線圈中不動(dòng)時(shí)，正確；磁鐵停在線圈中不動(dòng)時(shí)，線圈中磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈中磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，B、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤AC3、如圖所示，有一個(gè)、如圖所示，有一個(gè)100匝的線圈，其匝的線圈，其形狀是邊長(zhǎng)為形狀是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0.20 m的正方形，放在的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的勻強(qiáng)磁

15、場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直若將這個(gè)線圈的線圈平面與磁場(chǎng)垂直若將這個(gè)線圈的形狀由正方形改變成圓形形狀由正方形改變成圓形(周長(zhǎng)不變周長(zhǎng)不變)，在，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？少？南溪一中課堂練習(xí)：【答案】【答案】5.5103 Wb【精講精析】線圈形狀為正方形時(shí)的面【精講精析】線圈形狀為正方形時(shí)的面積：積：S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿過線圈的磁通量：穿過線圈的磁通量：1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb.形狀為圓形時(shí)，其半徑形狀為圓形時(shí)，其半徑r4L/(2)2L/.面積大小面積大小S2(2L/)24/(25) m2.穿

16、過線圈的磁通量：穿過線圈的磁通量：2BS20.504/(25)Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的變化量：所以，磁通量的變化量：21(2.552.0)102Wb5.5103 Wb.【方法總結(jié)】磁通量【方法總結(jié)】磁通量BS的計(jì)算有幾的計(jì)算有幾點(diǎn)要注意：點(diǎn)要注意：(1)S是指閉合回路線圈在是指閉合回路線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上垂直于磁場(chǎng)方向上的有效面積的有效面積；(2)磁通量磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)與線圈的匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響同理，磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響同理，磁通量的變化量量的變化量21也不受線圈匝數(shù)的也不受線圈匝數(shù)的影響所以，直接用公式求影響所以，直接用公

17、式求 、時(shí)，不時(shí)，不必去考慮線圈匝數(shù)必去考慮線圈匝數(shù)n.4、如圖，通有恒定電流的導(dǎo)線、如圖，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合與閉合金屬線框共面，第一次將金屬線框由金屬線框共面，第一次將金屬線框由平平移到移到，第二次將金屬線框繞，第二次將金屬線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到邊翻轉(zhuǎn)到，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化分別為分別為1和和2，則，則()南溪一中課堂練習(xí)：A12B12C12 D不能判斷不能判斷C解析：選解析：選C.設(shè)線框在位置設(shè)線框在位置時(shí)的磁通量為時(shí)的磁通量為1，在位置，在位置時(shí)的磁通量為時(shí)的磁通量為，直線電流，直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在產(chǎn)生的磁場(chǎng)在處比在處比在處要強(qiáng)，處要強(qiáng)

18、，.將線框從將線框從平移到平移到，磁感線是從線框的，磁感線是從線框的同一面穿過的，所以同一面穿過的，所以1|；將線框從；將線框從繞繞cd邊轉(zhuǎn)到邊轉(zhuǎn)到，磁感線，磁感線分別是從線框的正反兩面穿過的，所以分別是從線框的正反兩面穿過的，所以2|()|(以原來穿過的以原來穿過的為正，則后來從另一面穿過的為負(fù)為正，則后來從另一面穿過的為負(fù))故正故正確選項(xiàng)為確選項(xiàng)為C.5、如圖所示，開始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)、如圖所示，開始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列場(chǎng)外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中不可行的是辦法中不可行的是()南溪一中課堂練習(xí)：A將線框向左拉出磁場(chǎng)將線框向左拉出磁場(chǎng)B以以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于小于90)C以以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于小于60)D以以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于小于60)D6、如圖所示，、如圖所示，L為一根無限長(zhǎng)的通電直導(dǎo)為一根無限長(zhǎng)的通電直導(dǎo)線，線，M為一金屬環(huán)，為一金屬環(huán)，L通過通