《高中物理 第四章 电磁感应 12 划时代的发现、探究感应电流的产生条件课件 新人教选修32.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第四章 电磁感应 12 划时代的发现、探究感应电流的产生条件课件 新人教选修32.ppt（46页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、自自主主学学习习基基础础知知识识合合作作探探究究重重难难疑疑点点解解题题技技巧巧素素养养培培优优2021/8/11 星期三11 划划时代的代的发现2 探究感探究感应电流的流的产生条件生条件学学习目目标1.了解了解电磁感磁感应现象的象的发现过程，体会人程，体会人类探究自然探究自然规律的科学律的科学态度和科学度和科学精神精神2.通通过实验、探究理解感、探究理解感应电流的流的产生生条件条件3.掌握磁通量的概念及其掌握磁通量的概念及其计算算(重点重点)4.能能够运用感运用感应电流的流的产生条件判断感生条件判断感应电流能流能否否产生生(难点点)2021/8/11 星期三21“电生磁电生磁”的发现的发现1
2、820年年，丹丹麦麦物物理理学学家家_发发现现载载流流导导线线能能使使小小磁针偏转，这种作用称为磁针偏转，这种作用称为_2“磁生电磁生电”的发现的发现1831年年，英英国国物物理理学学家家_发发现现了了“磁磁生生电电”的的现现 象象，这这 种种 现现 象象 叫叫 作作 _，产产 生生 的的 电电 流流 叫叫 作作_奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应法拉第法拉第电磁感应电磁感应感应电流感应电流2021/8/11 星期三33法拉第的概括法拉第的概括2021/8/11 星期三4为什么很多科学家在磁生什么很多科学家在磁生电的研究中没有成功？的研究中没有成功？【提提示示】很很多多科科学学家家在在实验中
3、中没没有有注注意意到到磁磁场的的变化化、导体体与与磁磁场之之间的的相相对运运动等等环节，只只想想把把导体体放放入入磁磁场中来中来获得得电流，流，这实际上上违背了能量背了能量转化与守恒定律化与守恒定律2021/8/11 星期三51奥奥斯斯特特发现了了电流流的的磁磁效效应，拉拉开开了了研研究究电与与磁磁相相互互联系的序幕系的序幕()2电流流的的磁磁效效应否否定定了了一一切切磁磁现象象都都是是来来自自于于电荷荷的的运运动这一一结论()3“磁磁生生电”是是一一种种在在变化化、运运动过程程中中才才出出现的的效效应()2021/8/11 星期三61磁通量磁通量(1)概概念念：穿穿过过某某个个面面的的磁磁通
4、通量量等等于于闭闭合合导导体体回回路路的的_与垂直穿过它的与垂直穿过它的_的乘积的乘积(2)公式：公式：BS.2产生感应电流的条件产生感应电流的条件只只要要穿穿过过_的的_发发生生变变化化，闭闭合合导导体回路中就有感应电流体回路中就有感应电流面积面积磁感应强度磁感应强度闭合导体回路闭合导体回路磁通量磁通量2021/8/11 星期三7引起引起闭合合电路中的磁通量路中的磁通量变化的因素有哪些？化的因素有哪些？【提示提示】引起磁通量引起磁通量变化的原因有：化的原因有：磁磁感感应强强度度B发生生变化化；闭合合电路路的的面面积发生生变化；化；磁感磁感应强强度度B和和线圈平面的圈平面的夹角角发生生变化化2
5、021/8/11 星期三81导体体回回路路的的面面积越越大大，则穿穿过导体体回回路路的的磁磁通通量量越越大大()2穿穿过螺螺线管管的的磁磁通通量量发生生变化化时，螺螺线管管内内部部就就一一定有感定有感应电流流产生生()3即即便便闭合合导体体回回路路中中有有导体体做做切切割割磁磁感感线运运动，回回路中也不一定有感路中也不一定有感应电流流()2021/8/11 星期三9预习完完成成后后，请把把你你认为难以以解解决决的的问题记录在在下下面面的表格中的表格中问题1问题2问题3问题42021/8/11 星期三10学生分学生分组探究一磁通量及其探究一磁通量及其变化的分析与化的分析与计算算第第1步探究步探究
6、分分层设问，破解疑，破解疑难1磁通量怎磁通量怎样表示？它的物理意表示？它的物理意义是什么？是什么？【提示提示】磁通量用字母磁通量用字母表示，它的物理意表示，它的物理意义是：是：在磁感在磁感应强强度度为B的匀的匀强强磁磁场中，有一个与磁中，有一个与磁场方向垂直的方向垂直的平面平面(面面积为S)，我，我们把把B与与S的乘的乘积叫做穿叫做穿过这个面的磁通个面的磁通量它量它还可以理解可以理解为穿穿过磁感磁感线的条数的条数2021/8/11 星期三112在匀在匀强强磁磁场中如何中如何计算磁通量？算磁通量？【提提示示】利利用用公公式式：BS(其其中中B为匀匀强强磁磁场的的磁磁感感应强强度，度，S为线圈的有
7、效面圈的有效面积)2021/8/11 星期三12第第2步步结论自我自我总结，素能培养，素能培养1磁磁通通量量的的正正、负：其其正正、负是是这样规定定的的：任任何何一一个个面面都都有有正正、反反两两面面，若若规定定磁磁感感线从从正正面面穿穿入入为正正磁磁通通量量，则磁感磁感线从反面穿入即从反面穿入即为负磁通量反之亦可磁通量反之亦可2线圈圈为多多匝匝时磁磁通通量量的的计算算：即即NBS(N为线圈圈匝数匝数)，因，因为穿穿过线圈的磁感圈的磁感线的条数不受匝数影响的条数不受匝数影响2021/8/11 星期三133非非匀匀强强磁磁场场中中磁磁通通量量的的分分析析：条条形形磁磁铁铁、通通电电导导线线周周围
8、围的的磁磁场场都都是是非非匀匀强强磁磁场场，通通常常只只对对穿穿过过其其中中的的线线圈圈的的磁磁通通量量进进行行定定性性分分析析，分分析析时时应应兼兼顾顾磁磁场场强强弱弱、线线圈圈面面积积和和磁磁场场与与线线圈圈的的夹夹角角等等因因素素，并并可可充充分分利利用用磁磁感感线线来来判判断断，即即磁磁通通量量的的大大小小对对应应穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线的的条条数数，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线的条数变化，则说明磁通量变化线的条数变化，则说明磁通量变化4磁通量的变化：磁通量的变化：|21|.2021/8/11 星期三14第第3步例步例证典例印典例印证，思，思维深化深化如如图411所所示示的的
9、线框框，面面积为S，处于于磁磁感感应强强度度为B的的匀匀强强磁磁场中中，B的的方方向向与与线框框平平面面成成角角，当当线框框转过90到如到如图所示的虚所示的虚线位置位置时，试求：求：(1)初、末位置穿初、末位置穿过线框的磁通量的大小框的磁通量的大小1和和2；(2)磁通量的磁通量的变化量化量.图图4112021/8/11 星期三15【思思路路点点拨拨】(1)磁磁通通量量的的公公式式BS的的适适应应条条件件是是：磁场是匀强磁场，磁场是匀强磁场，B与与S垂直垂直(2)求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向【解解析析】(1)解解法法一一：如如题题图图所所示示，在在初初
10、始始位位置置，把把面面积积向向垂垂直直于于磁磁场场方方向向进进行行投投影影，可可得得垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的面面积积为为SSsin，所所以以1BSsin.在在末末位位置置，把把面面积积向向垂垂直直于于磁磁场场方方向向进进行行投投影影，可可得得垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的面面积积为为SScos.由于磁感线从反面穿入，所以由于磁感线从反面穿入，所以2BScos.2021/8/11 星期三16解解法法二二：如如果果把把磁磁感感应应强强度度B沿沿垂垂直直于于面面积积S和和平平行行于于面面积积S进进行行分分解解，能能否否得得到到同同样样的的结结论论？(请请同同学学们们自自行行推推导导，答案是
11、肯定的答案是肯定的)(2)开开始始时时B与与线线框框平平面面成成角角，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量1BSsin；当当线线框框平平面面按按顺顺时时针针方方向向转转动动时时，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量减减少少，当当转转到到时时，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量减减少少为为零零，继继续续转转动动至至90时时，磁磁通通量量从从另另一一面面穿穿过过，变变为为“负负”值值，2BScos.所以，此过程中磁通量的变化量为所以，此过程中磁通量的变化量为|21|BScos BSsin|BS(cos sin)2021/8/11 星期三17【答案答案】(1)1BSsin 2BScos(2)BS(cos si
12、n)2021/8/11 星期三18求解磁通量的方法求解磁通量的方法1解答该类题目时，要注意磁感线是从平面的哪一面解答该类题目时，要注意磁感线是从平面的哪一面穿入的穿入的2当规定从某一面穿入的磁通量为正值时，则从另一当规定从某一面穿入的磁通量为正值时，则从另一面穿入的就为负值，然后按照求代数和的方法求出磁通量的面穿入的就为负值，然后按照求代数和的方法求出磁通量的变化变化(磁通量是有正、负的标量磁通量是有正、负的标量)3准确地把初、末状态的磁通量表示出来是解题的关准确地把初、末状态的磁通量表示出来是解题的关键键2021/8/11 星期三19第第4步巧步巧练精精选习题，落，落实强强化化1两两个个圆环
13、A、B如如图412所所示示放放置置，且且半半径径RARB，一条形磁，一条形磁铁的的轴线过两个两个圆环的的圆心心处，且与，且与圆环平面垂直，平面垂直，则穿穿过A、B环的磁通量的磁通量A和和B的关系是的关系是()AABBABCAB D无法确定无法确定2021/8/11 星期三20【解解析析】因因为为有有两两个个方方向向的的磁磁感感线线穿穿过过线线圈圈，磁磁通通量应是抵消之后所剩余的磁感线的量应是抵消之后所剩余的磁感线的净条数从上向下看，穿过圆净条数从上向下看，穿过圆环环A、B的磁感线如图所示，磁的磁感线如图所示，磁感感线线有有进进有有出出，A、B环环向向外外的的磁磁感感线线条条数数一一样样多多，但
14、但A环环向向里里的的磁磁感感线线条条数数较较多多，抵抵消消得得多多，净净剩剩条条数数少少，所所以以AB，故选项，故选项C正确正确【答案答案】C2021/8/11 星期三212如如图413所所示示，通通有有恒恒定定电流流I的的导线，其其右右侧的的矩形矩形线框第框第图413一一次次从从位位置置平平移移到到位位置置，磁磁通通量量的的变化化量量为1，第第二二次次以以其其右右边为轴从从位位置置转动到到位位置置，磁磁通通量量的的变化量化量为2，试比比较1与与2的大小关系的大小关系2021/8/11 星期三22【解解析析】设设线线框框位位于于、两两个个位位置置时时磁磁通通量量的的大大小小分分别别为为0、t，
15、则则第第一一次次平平移移到到位位置置时时，有有10t；第第二二次次转转动动到到位位置置时时，磁磁感感线线穿穿过过线线框框平平面面的的方方向向与与初初态态时时相相反反，则则有有20(t)0t.可可知知12.【答案答案】122021/8/11 星期三23学生分学生分组探究二感探究二感应电流的流的产生条件生条件第第1步探究步探究分分层设问，破解疑，破解疑难1如如图414所示，当所示，当导体棒体棒ad向向右运右运动时，穿，穿过abcd的磁通量有没的磁通量有没有有发生改生改变？闭合回路中有无感合回路中有无感应电流？流？图414【提示提示】磁通量磁通量发生改生改变，有感，有感应电流流产生生2021/8/1
16、1 星期三242如如图415所所示示，穿穿过闭合合回回路路的的磁磁通通量量有有没没有有发生改生改变？闭合回路中有无感合回路中有无感应电流？流？【提示提示】磁通量没有磁通量没有发生改生改变，无感，无感应电流流产生生2021/8/11 星期三253闭合合电路路的的一一部部分分导体体在在磁磁场中中运运动时，一一定定产生生感感应电流流吗？【提提示示】不不一一定定，闭合合电路路的的一一部部分分导体体在在磁磁场中中运运动时，若若其其速速度度与与磁磁场方方向向平平行行，则不不能能产生生感感应电流流2021/8/11 星期三26第第2步步结论自我自我总结，素能培养，素能培养1产生感生感应电流的条件流的条件(1
17、)电路路为闭合合电路；路；(2)穿穿过电路的磁通量路的磁通量发生生变化化注注意意：(1)、(2)两两条条必必须同同时满足足，才才能能产生生感感应电流流2021/8/11 星期三272判断感判断感应电流有无的方法流有无的方法(1)明确明确电路是否路是否为闭合合电路路(2)判断穿判断穿过回路的磁通量是否回路的磁通量是否发生生变化化3与与意意义不不同同，大大小小也也没没有有必必然然的的联系系感感应电流的流的产生与生与无关，只取决于无关，只取决于的的变化，即与化，即与有关有关2021/8/11 星期三28第第3步例步例证典例印典例印证，思，思维深化深化如如选项图所所示示，A中中线圈圈有有一一小小缺缺口
18、口，B、D中中匀匀强强磁磁场区区域域足足够大大，C中中通通电导线位位于于水水平平放放置置的的闭合合线圈圈某某一直径的正上方其中能一直径的正上方其中能产生感生感应电流的是流的是()2021/8/11 星期三29【思路点拨思路点拨】解答此题应注意两点：解答此题应注意两点：(1)电路是否闭合电路是否闭合(2)穿过电路的磁通量是否变化穿过电路的磁通量是否变化【解解析析】图图A中中线线圈圈没没闭闭合合，无无感感应应电电流流；图图B中中闭闭合合电电路路中中的的磁磁通通量量增增大大，有有感感应应电电流流；图图C中中的的导导线线在在圆圆环环的的正正上上方方，不不论论电电流流如如何何变变化化，穿穿过过线线圈圈的
19、的磁磁感感线线都都相相互互抵抵消消，磁磁通通量量恒恒为为零零，也也无无电电流流；图图D中中回回路路磁磁通通量量恒恒定定，无无感应电流故本题只有选项感应电流故本题只有选项B正确正确【答案答案】B2021/8/11 星期三30判断磁感线的条数是否变化的方法判断磁感线的条数是否变化的方法磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大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通量是
20、否变化2021/8/11 星期三31第第4步巧步巧练精精选习题，落，落实强强化化1如如图416所所示示，在在竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场中中，有有一一闭合合导体体环，环面面与与磁磁场垂垂直直当当导体体环在在磁磁场中中完完成成下下述述运运动时，可能，可能产生感生感应电流的是流的是()A导体体环保持水平且在磁保持水平且在磁场中向中向上或向下运上或向下运动B导体体环保持水平向左或向右加速平保持水平向左或向右加速平动C导体体环以垂直以垂直环面、通面、通过环心的心的轴转动D导体体环以一条直径以一条直径为轴，在磁，在磁场中中转动2021/8/11 星期三32【解解析析】只只要要导导体体环环保保持持水水
21、平平，无无论论它它如如何何运运动动，穿穿过过环环的的磁磁通通量量都都不不变变，都都不不会会产产生生感感应应电电流流，只只有有导导体体环环绕绕通通过过直直径径的的轴轴在在磁磁场场中中转转动动时时，穿穿过过环环的的磁磁通通量量改改变变，才才会产生感应电流，会产生感应电流，D项正确项正确【答案答案】D2021/8/11 星期三332如如图417所所示示，线圈圈与与电源源、开开关关、滑滑动变阻阻器器相相连，线圈圈与与电流流计相相连，线圈圈与与线圈圈绕在在同同一一个个铁芯上，在下列情况下，芯上，在下列情况下，电流流计中是否有示数？中是否有示数？(1)开关开关闭合瞬合瞬间；(2)开关开关闭合合稳定后；定后
22、；(3)开关开关闭合合稳定后，来回定后，来回移移动滑滑动变阻器的滑阻器的滑动端；端；(4)开关断开瞬开关断开瞬间2021/8/11 星期三34【解解析析】本本题题主主要要考考查查闭闭合合电电路路中中电电流流变变化化导导致致磁磁场变化从而产生感应电流的情况场变化从而产生感应电流的情况(1)开开关关闭闭合合时时线线圈圈中中电电流流从从无无到到有有，故故电电流流形形成成的的磁磁场场也也从从无无到到有有，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也从从无无到到有有，故故线线圈圈中产生感应电流，电流计中产生感应电流，电流计有示数有示数(2)开开关关闭闭合合稳稳定定后后，线线圈圈中中电电流流稳稳定定不不变变，电电
23、流流形形成成的的磁磁场场不不变变，此此时时线线圈圈中中虽虽有有磁磁通通量量但但磁磁通通量量稳稳定定不不变变，故线圈，故线圈中无感应电流产生，电流计中无感应电流产生，电流计无示数无示数2021/8/11 星期三35(3)开开关关闭闭合合稳稳定定后后，来来回回移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动端端，电电阻阻变变化化，线线圈圈中中的的电电流流变变化化，电电流流形形成成的的磁磁场场也也发发生生变变化化，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也发发生生变变化化，故故线线圈圈中中有有感感应应电电流产生，电流计流产生，电流计有示数有示数(4)开开关关断断开开瞬瞬间间，线线圈圈中中电电流流从从有有到到无无，
24、电电流流形形成成的的磁磁场场也也从从有有到到无无，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也从从有有到到无无，故故线线圈圈中有感应电流产生，电流计中有感应电流产生，电流计有示数有示数【答案答案】(1)有有(2)无无(3)有有(4)有有2021/8/11 星期三36导体切割磁感线产生感应电流的判断导体切割磁感线产生感应电流的判断1切割磁感线不是产生感应电流的充要条件，归根结切割磁感线不是产生感应电流的充要条件，归根结底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化2在利用在利用“切割切割”来讨论和判断有无感应电流时，应来讨论和判断有无感应电流时，应该注意下列情况：该注意下列
25、情况：2021/8/11 星期三37(1)导体体是是否否将将磁磁感感线“割割断断”，如如果果没没有有“割割断断”就就不不能能说切切割割如如图418所所示示，甲甲、乙乙两两图中中，导体体是是真真“切切割割”，而丙、丁两，而丙、丁两图中，中，导体没有切割磁感体没有切割磁感线图4182021/8/11 星期三38(2)即即使使导体体真真“切切割割”了了磁磁感感线，也也不不能能保保证能能产生生感感应电流流如如图419甲甲所所示示，甲甲和和丁丁中中不不产生生感感应电流流，乙乙和丙中和丙中产生感生感应电流流图4192021/8/11 星期三39如如图4110所所示示，在在匀匀强强磁磁场中中的的矩矩形形金金
26、属属轨道道上上，有有等等长的的两两根根金金属属棒棒ab和和cd，它它们以以相相同同的的速速度度匀匀速速运运动，则()图4110A断开开关断开开关S，ab中有感中有感应电流流B闭合开关合开关S，ab中有感中有感应电流流C无无论断开断开还是是闭合开关合开关S，ab中都有感中都有感应电流流D无无论断开断开还是是闭合开关合开关S，ab中都没有感中都没有感应电流流2021/8/11 星期三40【思思路路点点拨拨】闭闭合合电电路路中中磁磁通通量量发发生生变变化化是是产产生生感感应电流的充要条件应电流的充要条件【解解析析】两两根根金金属属棒棒ab和和cd以以相相同同的的速速度度匀匀速速运运动动，若若断断开开
27、开开关关S，两两根根金金属属棒棒与与导导轨轨构构成成的的回回路路中中磁磁通通量量无无变变化化，则则回回路路中中无无感感应应电电流流，故故选选项项A、C错错误误；若若闭闭合合开开关关S，两两根根金金属属棒棒与与导导轨轨构构成成的的回回路路中中磁磁通通量量发发生生变变化化，则则回回路中有感应电流，故路中有感应电流，故B正确，正确，D错误错误【答案答案】B2021/8/11 星期三41先看名师指津先看名师指津 不不管管是是哪哪种种方方式式引引起起了了导导体体回回路路中中磁磁通通量量发发生生了了变变化化，都都会会产产生生感感应应电电流流，如如在在本本题题中中，穿穿过过ab和和cd组组成成的的回回路路磁
28、磁通通量量不不变变化化，但但穿穿过过abfe和和cdfe两两个个回回路路的的磁磁通通量量发发生生了了变化变化2021/8/11 星期三42再演练应用再演练应用 图图4111是是机机场场的的安安检检人人员员用用手手持持金金属属探探测测器器检检查查乘乘客客的的情情景景当当探探测测线线圈圈靠靠近近金金属属物物体体时时，在在金金属属物物体体中中就就会会产产生生电电流流，如如果果能能检检测测出出这这种种变变化化，就就可可以以判判定定探探测测线线圈圈附附近近有有金金属属物物体体了了图图中中能能反反映映出出金金属属探探测测器器工工作作原原理理的的是是()图图41112021/8/11 星期三43ABCD【解析解析】金属探金属探测器能探器能探测金属，是根据金属，是根据电磁感磁感应现象，即金属在磁象，即金属在磁场中切割磁感中切割磁感线运运动时产生感生感应电流，流，选项B正确正确【答案答案】B2021/8/11 星期三442021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46