新教材魯科版必修第三冊(cè)第5章第2節(jié)　電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用課件（27張）

第2節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)課標(biāo)解讀1.知道磁通量的概念,并會(huì)計(jì)算磁通量。2.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的探索過(guò)程,知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流的概念。3.理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。4.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。1.通過(guò)了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的探索過(guò)程,體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。2.通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn),形成電磁感應(yīng)現(xiàn)象的概念。3.通過(guò)對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的探究,初步學(xué)會(huì)“實(shí)驗(yàn)—分析—猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—?dú)w納結(jié)論”的科學(xué)探究方法。4.形成磁通量的概念?；A(chǔ)探究合作探究實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)探究形成概念·掌握新知知識(shí)梳理一、磁通量1.定義:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直、面積為S的平面,我們把B與S的

稱為穿過(guò)這個(gè)平面的磁通量,簡(jiǎn)稱

。2.計(jì)算公式:Φ=

。乘積磁通BS3.單位:在國(guó)際單位制中是

,簡(jiǎn)稱

,符號(hào)為

,1Wb=1

。4.規(guī)定:垂直穿過(guò)單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的

的大小,人們還把磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為

,單位是

,1T=1Wb/m2=1N/(A·m)。韋伯韋WbT·m2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通密度Wb/m2二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.

發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng),證實(shí)了電現(xiàn)象和

是有聯(lián)系的。2.1831年,

發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。3.電磁感應(yīng):因

回路的

而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng),所產(chǎn)生的電流稱為

。4.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)

。(2)

。奧斯特磁現(xiàn)象法拉第閉合磁通量變化感應(yīng)電流閉合回路磁通量發(fā)生變化三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用1.計(jì)算機(jī)磁盤與磁記錄。2.無(wú)線充電。3.動(dòng)圈式話筒。思考與自測(cè)1.思考判斷(1)法拉第不但發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),還發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(

)(2)磁通量不僅有大小而且有方向,所以是矢量。(

)(3)磁通量越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。(

)(4)穿過(guò)閉合線圈的磁通量發(fā)生變化,一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(

)(5)閉合線圈和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),不一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(

)××√×√2.思維探究(1)閉合導(dǎo)體回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎?答案:不一定。若閉合導(dǎo)體回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,導(dǎo)體回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流;若穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量不變,導(dǎo)體回路中就沒(méi)有感應(yīng)電流。(2)如圖所示,當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中是否有感應(yīng)電流?答案:線圈繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線圈的磁通量不斷發(fā)生變化,所以線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。合作探究突破要點(diǎn)·提升關(guān)鍵問(wèn)題情境(1)如圖所示,平面S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積為S′,則通過(guò)面積S的磁通量是多大?要點(diǎn)一磁通量的理解和計(jì)算答案:(1)BS′。(2)若磁場(chǎng)增強(qiáng),即B增大,通過(guò)面積S的磁通量是否增大?答案:(2)由Φ=BS′可知,B增大時(shí),通過(guò)面積S的磁通量增大。歸納拓展1.磁通量的物理意義:表示磁場(chǎng)中穿過(guò)某一平面的磁感線條數(shù),且為穿過(guò)的磁感線的凈條數(shù)。2.磁通量的計(jì)算(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感線與平面垂直時(shí):Φ=BS。(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感線與平面不垂直時(shí):Φ=BSsinθ,公式中的θ是平面與磁感線的夾角,Ssinθ是平面在垂直于磁感線方向的投影面積。3.磁通量的正、負(fù)值含義(1)磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù)。若規(guī)定磁感線從某平面穿入時(shí),磁通量為正值,則磁感線從該平面穿出時(shí)即為負(fù)值。(2)若某一平面有正反兩個(gè)方向的磁感線穿過(guò),穿過(guò)正向的磁通量為Φ1,反向的磁通量為Φ2,則穿過(guò)該平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。[例1](2021·江蘇泰州期中)如圖所示是等腰直角三棱柱,其中底面abcd為正方形,棱長(zhǎng)為L(zhǎng),它按圖示位置放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列說(shuō)法中不正確的是(

)D名師點(diǎn)撥求ΔΦ的三種方法導(dǎo)致磁通量變化的原因不同,求解磁通量變化量的方法也有差異,常見(jiàn)以下三種方法:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,由于有效面積S發(fā)生變化導(dǎo)致磁通量變化,此時(shí)ΔΦ=B·ΔS。(2)面積S不變,由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化導(dǎo)致磁通量變化,此時(shí)ΔΦ=ΔB·S。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S均發(fā)生變化,這種情況的ΔΦ=B2S2-B1S1,不能用ΔB·ΔS求解磁通量變化量。[針對(duì)訓(xùn)練1](2021·浙江湖州期末)如圖所示,兩個(gè)線圈a、b的匝數(shù)分別為10匝和30匝,半徑分別為r和2r,圓形邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外且邊緣恰好與線圈a重合,則穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為(

)A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.3∶1A解析:線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān),根據(jù)Φ=BS可知,穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量相等,磁通量之比為1∶1。要點(diǎn)二感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件問(wèn)題情境(1)保持線框平面始終與磁感線垂直,線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng),如圖(甲)所示。線框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流?答案:線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化,所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。(2)保持線框平面始終與磁感線垂直,線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)如圖(乙)所示。線框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流?答案:線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,盡管切割磁感線,但是穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)發(fā)生變化,所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。(3)線框繞軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)如圖(丙)所示。線框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流?答案:線框繞軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)使穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生改變,有感應(yīng)電流產(chǎn)生。歸納拓展1.感應(yīng)電流產(chǎn)生的兩個(gè)條件(1)閉合回路。(2)穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化。2.穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化,常見(jiàn)的情況有以下幾種:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,閉合回路面積S發(fā)生變化,如閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)。(2)閉合回路面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化,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時(shí)。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和閉合回路面積S同時(shí)發(fā)生變化,此時(shí)可由ΔΦ=Φ1-Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否變化。(4)閉合回路面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變,但二者之間夾角發(fā)生變化,如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。[例2]

(多選)如圖所示,下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A.如圖(甲)所示,導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B.如圖(乙)所示,條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)C.如圖(丙)所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng),開關(guān)S一直接通時(shí)D.如圖(丙)所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng),開關(guān)S一直接通,當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)BD解析:圖(甲)中導(dǎo)體棒順著磁感線運(yùn)動(dòng),穿過(guò)閉合回路的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化,無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A錯(cuò)誤;圖(乙)中條形磁鐵插入線圈時(shí)線圈中的磁通量增加,拔出線圈時(shí)線圈中的磁通量減少,都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B正確;圖(丙)中開關(guān)S一直接通,回路中為恒定電流,小螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定,大螺線管B中的磁通量無(wú)變化,線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C錯(cuò)誤;圖(丙)中開關(guān)S接通,滑動(dòng)變阻器的阻值變化使閉合回路中的電流變化,小螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化,大螺線管B中磁通量發(fā)生變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確。名師點(diǎn)撥對(duì)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的兩點(diǎn)理解(1)在閉合回路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流,取決于穿過(guò)回路的磁通量是否發(fā)生變化,而不取決于穿過(guò)回路磁通量的大小。(2)閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)是引起回路磁通量變化的具體形式之一。但閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),不一定總會(huì)引起閉合回路的磁通量變化。如圖所示,矩形線框abcd在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)向右平動(dòng),雖然ad,bc邊都切割磁感線,但磁場(chǎng)穿過(guò)回路abcd的磁通量沒(méi)有變化,因而沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流。[針對(duì)訓(xùn)練2]如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直。導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng)的金屬棒ab、cd,與導(dǎo)軌接觸良好。這兩條金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度分別是v1、v2,且“井”字形回路中有感應(yīng)電流通過(guò),則v1、v2的大小關(guān)系可能為

或

。

解析:只要金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度不相等,穿過(guò)“井”字形回路的磁通量就會(huì)發(fā)生變化,閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案:v1>v2

v2>v1實(shí)踐應(yīng)用拓展延伸·凝練素養(yǎng)模型·方法·結(jié)論·拓展法拉第心系“磁生電”1.法拉第的成功實(shí)驗(yàn)法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)使人們對(duì)電和磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加深入,宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生,為電磁學(xué)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn),同時(shí)也推動(dòng)了電氣化時(shí)代的到來(lái)。2.法拉第對(duì)引起感應(yīng)電流的原因概括[示例]

如圖所示,A、B兩線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上,A與恒壓電源連接,B與靈敏電流計(jì)連接,假設(shè)此實(shí)驗(yàn)是在同一個(gè)不受外界磁場(chǎng)影響的環(huán)境中進(jìn)行的,下列描述正確的是(

)A.閉合開關(guān)瞬間,電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.斷開開關(guān)瞬間,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.開關(guān)閉合狀態(tài)下,線圈A中電流恒定,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.開關(guān)斷開狀態(tài)下,線圈B中產(chǎn)生的電流很小,電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)B解析:在開關(guān)閉合、斷開瞬間,線圈B中的磁通量會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A錯(cuò)誤,B正確;開關(guān)閉合狀態(tài)下,線圈A中電流恒定,穿過(guò)線圈B的磁通量不發(fā)生變化,沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),故C錯(cuò)誤;開關(guān)斷開狀態(tài)下,線圈B中沒(méi)有磁通量的變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D錯(cuò)誤?？茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境電磁爐電磁爐又名電磁灶,是現(xiàn)代廚房革命的產(chǎn)物,它無(wú)需明火或傳導(dǎo)式加熱而讓熱直接在鍋底產(chǎn)生,因此熱效率得到了極大的提高。電磁爐是利用電磁感應(yīng)加熱原理制成的電氣烹飪器具,由高頻感應(yīng)加熱線圈(即勵(lì)磁線圈)、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成。使用時(shí),加熱線圈中通入交變電流,線圈周圍便產(chǎn)生一交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)的磁感線大部分通過(guò)金屬鍋體,在鍋底中產(chǎn)生大量渦流,從而產(chǎn)生烹飪所需的熱。在加熱過(guò)程中沒(méi)有明火,因此安全、衛(wèi)生。[示例]電磁灶是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的,它利用變化的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),當(dāng)變化的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流,使鍋體本身自行高速升溫,然后再加熱鍋內(nèi)食物。電磁灶工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收,不