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1、第4章第二节探究感应电流的产生条件第一节划时代的发现第一节划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件第二节探究感应电流的产生条件课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解电磁的相关物理学史及电磁感应了解电磁的相关物理学史及电磁感应现象的发现过程，知道电磁感应现象和感应电流现象的发现过程，知道电磁感应现象和感应电流.2明确感应电流产生条件的实验探究过程，知道明确感应电流产生条件的实验探究过程，知道发现发现“磁生电磁生电”的意义和价值的意义和价值3理解感应电流的产生条件，并能应用这一条件理解感应电流的产生条件，并能应用这一条件分析和解决实际问题分析和解决实际问题4理解磁通量的概念，掌握其计算方法，
2、会分析理解磁通量的概念，掌握其计算方法，会分析判断通过电路的磁通量的变化情况判断通过电路的磁通量的变化情况重点难点：重点难点：1.判断磁通量的改变及计算判断磁通量的改变及计算2感应电流的产生条件及应用感应电流的产生条件及应用 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第二二节节探探究究感感应应电电流流的的产产生生条条件件课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、划时代的发现一、划时代的发现1奥斯特梦圆奥斯特梦圆“电生磁电生磁”1820年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家_发现了电流的磁发现了电流的磁效应效应2法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电”1831年，
3、英国物理学家年，英国物理学家_发现了电磁感应发现了电磁感应现象现象奥斯特奥斯特法拉第法拉第二、探究感应电流的产生条件二、探究感应电流的产生条件1实验观察实验观察探究探究1：导体棒在磁场中运动是否产生电流：导体棒在磁场中运动是否产生电流图图411如图如图411所示，将导轨、可移动导体所示，将导轨、可移动导体AB放置在放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，把实验现象记磁场中，并和电流计组成闭合回路，把实验现象记录在下表中录在下表中.实验操作实验现象(有无电流)导体棒静止_导体棒平行磁感线运动_导体棒切割磁感线运动_无无无无有有探究探究2：磁铁在螺线管中运动是否产生电流：磁铁在螺线管中运动是否产生电
4、流图图412如如图图412所所示示，将将螺螺线线管管与与电电流流计计组组成成闭闭合合回回路路，把把条条形形磁磁铁铁插插入入或或拔拔出出螺螺线线管管，实实验验现现象象如下：如下：实验操作实验现象(有无电流)实验操作(有无电流)实验现象N极插入线圈_S极插入线圈_N极停在线圈中_S极停在线圈中_N极从线圈中抽出_S极从线圈中抽出_有有无无有有有有有有无无探究探究3：模拟法拉第的实验：模拟法拉第的实验如图如图413所示，线圈所示，线圈A通过变阻器和开关连接通过变阻器和开关连接到电源上，线圈到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈装在线圈B的里面，实验现象如下：的
5、里面，实验现象如下：图图413实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合_开关断开_开关闭合时，滑动变阻器不动_开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片_有有无无有有有有2.分析论证分析论证探究实验探究实验1中，磁场的强弱不变，但是导体棒切割中，磁场的强弱不变，但是导体棒切割磁感线运动使闭合导体回路包围的面积在磁感线运动使闭合导体回路包围的面积在_.探究实验探究实验2中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场发生发生_.变化变化变化变化探究实验探究实验3中，将开关闭合或断开及改变滑动变阻中，将开关闭合或断开及改变滑动变阻器的滑片的位置，使器的滑片的位置，使A中电流变化时
6、，电流产生的中电流变化时，电流产生的磁场也在磁场也在_，通过，通过B线圈的磁场强弱也在线圈的磁场强弱也在_.3归纳结论归纳结论只要穿过只要穿过_导体回路的磁通量导体回路的磁通量_，闭合，闭合导体回路中就有感应电流导体回路中就有感应电流变化变化变化变化闭合闭合发生变化发生变化核心要点突破核心要点突破一、正确理解磁通量的概念一、正确理解磁通量的概念在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为方向垂直的平面，面积为S，把，把B与与S的乘积叫做的乘积叫做穿过这个面的磁通量穿过这个面的磁通量1S是指闭合回路中磁场所处的那部分有效面积是指闭合回路
7、中磁场所处的那部分有效面积如图如图414所示，若闭合电路所示，若闭合电路abcd和和ABCD所在平面均与匀强所在平面均与匀强磁场磁场B垂直，面积分别为垂直，面积分别为S1和和S2，图图414且且S1S2，但磁场区域恰好只有，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，那么大，穿过穿过S1和和S2的磁通量是相同的，因此，的磁通量是相同的，因此，BS中中的的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积积2磁感应强度与平面不垂直时，求磁通量的方磁感应强度与平面不垂直时，求磁通量的方法法(1)将磁感应强度将磁感应强度B向与平面垂直的方向和与平面向与平面垂直的方向和与平面平行的
8、方向分解平行的方向分解(2)将平面向垂直磁感应强度将平面向垂直磁感应强度B的平面投影的平面投影即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1如图如图415所示，一个矩形线圈与通有相同所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面，而且处大小的电流的平行直导线处于同一平面，而且处在两导线的中央，则在两导线的中央，则()A两电流同向时，穿过线圈的磁两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零通量为零B两电流反向时，穿过线圈的磁两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零通量为零图图415C两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等D两电流产生的磁场是不
9、均匀的，不能判定穿过两电流产生的磁场是不均匀的，不能判定穿过线圈的磁通量是否为零线圈的磁通量是否为零解析：解析：选选A.根据安培定则，两电流同向时，它们在根据安培定则，两电流同向时，它们在线圈处产生的磁场反向，穿过线圈的磁通量为零；线圈处产生的磁场反向，穿过线圈的磁通量为零；两电流反向时，它们在线圈处产生的磁场同向，穿两电流反向时，它们在线圈处产生的磁场同向，穿过线圈的磁通量不为零，故选项过线圈的磁通量不为零，故选项A正确正确二、感应电流有无的判断二、感应电流有无的判断感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时：
10、通量发生变化，所以判断感应电流有无时：1明确电路是否为闭合电路明确电路是否为闭合电路2判断穿过回路的磁通量是否发生变化穿过闭判断穿过回路的磁通量是否发生变化穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)磁感应强度磁感应强度B不变，线圈有效面积不变，线圈有效面积S发生变化，发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时(2)线圈有效面积线圈有效面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B发生变化，例发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而
11、螺线管中的电流变化电螺线管产生而螺线管中的电流变化(3)磁感应强度磁感应强度B和回路有效面积和回路有效面积S同时发生变化，此同时发生变化，此时可由时可由t0计算并判断磁通量是否变化计算并判断磁通量是否变化.(4)线圈有效面积线圈有效面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B也不变，但二也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时.特别提醒：特别提醒：导体切割磁感线不是在导体中产生感应导体切割磁感线不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合导体电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化回路的磁通量是
12、否发生变化即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(2011年广州高二检测年广州高二检测)如图如图416所示，能产所示，能产生感应电流的是生感应电流的是()A磁铁向下运动磁铁向下运动B磁铁停在线圈中不动磁铁停在线圈中不动C磁铁向上运动磁铁向上运动D只要有磁铁就一定有电流只要有磁铁就一定有电流图图416解析：解析：选选AC.磁铁向上或向下运动时，线圈中的磁铁向上或向下运动时，线圈中的磁感应强度变化，穿过线圈的磁通量变化，线圈磁感应强度变化，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应
13、电流，不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误错误 一磁感应强度为一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右的匀强磁场方向水平向右,一面积为一面积为S的矩形线圈的矩形线圈abcd如图如图417所示放置所示放置,平面平面abcd与竖直方向成与竖直方向成角，将角，将abcd绕绕ad轴转轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A0B2BSC2BScos D2BSsin课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一磁通量变化量的分析与计算磁通量变化量的分析与计算例例例例1 1图图417【思路点拨】【思路点拨】磁通量的变化量即穿过这一平面的磁通量的变化量即穿过
14、这一平面的初、末两状态的磁通量之差初、末两状态的磁通量之差【精讲精析】【精讲精析】开始时穿过线圈平面的磁通量为：开始时穿过线圈平面的磁通量为：1BScos.则后来穿过线圈平面的磁通量为：则后来穿过线圈平面的磁通量为：2BScos则磁通量的变化量为：则磁通量的变化量为：|21|2BScos.【答案】【答案】C【规律总结】【规律总结】磁通量不仅有大小而且有方向，但磁通量不仅有大小而且有方向，但它是个标量，这一点如同电流所以我们在计算磁它是个标量，这一点如同电流所以我们在计算磁通量的变化量时，关键搞清楚初、末两状态的磁通通量的变化量时，关键搞清楚初、末两状态的磁通量的方向关系量的方向关系变式训练变式
15、训练1如图如图418所示，通有恒定电流的所示，通有恒定电流的导线导线MN与闭合金属线框共面，第一次将金属线框与闭合金属线框共面，第一次将金属线框由由平移到平移到，第二次将金属线框绕，第二次将金属线框绕cd边翻转到边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1和和2，则，则()A12B12C12 D不能判断不能判断图图418解析：解析：选选C.设线框在位置设线框在位置时的磁通量为时的磁通量为1，在位，在位置置时的磁通量为时的磁通量为，直线电流产生的磁场在，直线电流产生的磁场在处比在处比在处要强，处要强，.将线框从将线框从平移到平移到，磁感线是从线框的同
16、一面穿过，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以的，所以1|；将线框从；将线框从绕绕cd边转到边转到，磁感线分别是从线框的正反两面穿过，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以的，所以2|()|(以原来穿过以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负的为正，则后来从另一面穿过的为负)故正确选故正确选项为项为C.如图如图419所示，直导线中通以电流所示，直导线中通以电流I，矩形线圈与通电直导线共面，下列情况中能产，矩形线圈与通电直导线共面，下列情况中能产生感应电流的是生感应电流的是()A电流电流I增大时增大时B线圈向右平动线圈向右平动C线圈向下平动线圈向下平动D线圈绕线圈绕ab边转动边转动类型二类型二
17、感应电流有无的判断感应电流有无的判断例例例例2 2图图419【思路点拨】【思路点拨】首先弄清直线电流周围磁感线的分首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，然后再判断磁通量是否变化布特点，然后再判断磁通量是否变化【自主解答】【自主解答】I增大引起直导线周围磁场增强，增大引起直导线周围磁场增强，使回路中磁通量增加，产生感应电流，故使回路中磁通量增加，产生感应电流，故A对；因对；因远离导线，线圈所在处磁场减弱，磁通量变小，回远离导线，线圈所在处磁场减弱，磁通量变小，回路中产生感应电流，故路中产生感应电流，故B对；线框向下平动，穿过对；线框向下平动，穿过回路的磁通量不变，无感应电流产生，故回路的磁通量不
18、变，无感应电流产生，故C错；线错；线圈绕圈绕ab边转动时，由于线圈与磁感线夹角变化引起边转动时，由于线圈与磁感线夹角变化引起磁通量变化，产生感应电流，故磁通量变化，产生感应电流，故D错错【答案】【答案】ABD【规律总结】【规律总结】判定感应电流有无的关键是：判定感应电流有无的关键是：正确分析磁铁或者电流所产生的磁感线在周围正确分析磁铁或者电流所产生的磁感线在周围空间的分布空间的分布变式训练变式训练2如图如图4110所示，所示，L为一根无限长为一根无限长的通电直导线，的通电直导线，M为一金属环，为一金属环，L通过通过M的圆心并的圆心并与与M所在的平面垂直，且通以向上的电流所在的平面垂直，且通以向
19、上的电流I，则，则()A当当L中的电流发生变化时，中的电流发生变化时，环中有感应电流环中有感应电流B当当M左右平移时，环中有左右平移时，环中有感应电流感应电流图图4110C当当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流感应电流D只要只要L与与M保持垂直，则以上几种情况，环中保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流均无感应电流解析：解析：选选D.题图中金属环所在平面与磁感线平行，题图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零无论穿过金属环的磁通量为零无论I变化，还是变化，还是M上上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁下移动或左右平移，金
20、属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零，不产生感应电流，感线平行，磁通量一直为零，不产生感应电流，D正确正确 麦克风是常用的一种电子设备，它的内部是麦克风是常用的一种电子设备，它的内部是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号它的一个小型传感器，把声音信号转变成电信号它的种类比较多，如图种类比较多，如图4111所示为动圈式话筒简图所示为动圈式话筒简图,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，属线圈，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信当声音使膜片振动时
21、，就能将声音信号转变成电信号，下列说法正确的是号，下列说法正确的是()类型三类型三电磁感应现象的应用电磁感应现象的应用例例例例3 3A该传感器是根据电流的磁效应工作的该传感器是根据电流的磁效应工作的B该传感器是根据电磁感应现象工作的该传感器是根据电磁感应现象工作的C膜片振动时，线圈内不会产生感应电流膜片振动时，线圈内不会产生感应电流D膜片振动时，线圈内会产生感应电流膜片振动时，线圈内会产生感应电流图图4111【精讲精析】【精讲精析】当声音使膜片振动时，膜片后的金当声音使膜片振动时，膜片后的金属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感线，产生感应电流
22、，声音的强弱不同，产生的感应线，产生感应电流，声音的强弱不同，产生的感应电流的强弱也就不同，从而将声音信号转变成电信电流的强弱也就不同，从而将声音信号转变成电信号，这就是电磁感应现象，所以，选项号，这就是电磁感应现象，所以，选项B、D正确正确.【答案】【答案】BD【规律总结】【规律总结】话筒是利用电磁感应现象制成的，话筒是利用电磁感应现象制成的，除此之外在我们的生产与生活中还有很多常见的利除此之外在我们的生产与生活中还有很多常见的利用电磁感应现象制成的仪器，比如：磁带录音机、用电磁感应现象制成的仪器，比如：磁带录音机、汽车车速表、发电机等等，有兴趣的同学可以自行汽车车速表、发电机等等，有兴趣的同学可以自行去研究去研究