物理劃時代發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件人教高中選修PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1物理劃時代發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件物理劃時代發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件人教高中選修人教高中選修返回第1頁/共42頁返回1 1知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相關(guān)知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相關(guān) 的物理學(xué)史，體會人類探究自然規(guī)律的的物理學(xué)史，體會人類探究自然規(guī)律的 科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2 2通過實驗，探究和理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的通過實驗，探究和理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的 條件。條件。3 3能夠運用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷是否能夠運用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷是否 有感應(yīng)電流產(chǎn)生。有感應(yīng)電流產(chǎn)生。第2頁/共42頁返回第3頁/共42頁返回讀教材讀教材填要點填要點 1奧斯特夢圓奧斯特夢圓“電生

2、磁電生磁” 電流的磁效應(yīng)顯示了載流導(dǎo)體對電流的磁效應(yīng)顯示了載流導(dǎo)體對 的作用力，揭的作用力，揭示了示了 與與 之間存在的某種聯(lián)系。在奧斯特之間存在的某種聯(lián)系。在奧斯特實驗中，通電導(dǎo)線必須實驗中，通電導(dǎo)線必須 放置，導(dǎo)線下面的小放置，導(dǎo)線下面的小磁針才發(fā)生偏轉(zhuǎn)。磁針才發(fā)生偏轉(zhuǎn)。磁針磁針電現(xiàn)象電現(xiàn)象磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象南北方向南北方向第4頁/共42頁返回2法拉第心系法拉第心系“磁生電磁生電”(1)“磁生電磁生電”的發(fā)現(xiàn)：的發(fā)現(xiàn)：1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了 現(xiàn)象。現(xiàn)象。(2)法拉第把引起感應(yīng)電流的原因概括為五類：法拉第把引起感應(yīng)電流的原因概括為五類：變化的電流；變化的電

3、流；變化的磁場；變化的磁場；運動的恒定電流；運動的恒定電流；運動的磁場；運動的磁場；在磁場中運動的導(dǎo)體。在磁場中運動的導(dǎo)體。電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)第5頁/共42頁返回 (3)電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加完善，宣告了更加完善，宣告了 作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。 3探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 (1)探究導(dǎo)體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流探究導(dǎo)體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流(如圖如圖411所示所示)： 圖圖411電磁學(xué)電磁學(xué)第6頁/共42頁返回實驗操作實驗操作實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象(有無電流有無電流)分析論證分析論證導(dǎo)

4、體棒靜止導(dǎo)體棒靜止無無閉合電路包圍的面積閉合電路包圍的面積 時，時，電路中有電流產(chǎn)生；包圍的面電路中有電流產(chǎn)生；包圍的面積積 時，電路中無電流產(chǎn)時，電路中無電流產(chǎn)生生導(dǎo)體棒平行磁導(dǎo)體棒平行磁感線運動感線運動無無導(dǎo)體棒切割磁導(dǎo)體棒切割磁感線運動感線運動有有變化變化不變不變第7頁/共42頁返回 (2)探究磁鐵在通電螺線管中運動是否產(chǎn)生電流探究磁鐵在通電螺線管中運動是否產(chǎn)生電流(如圖如圖412所示所示)： 圖圖412第8頁/共42頁返回實驗操作實驗操作實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象(有無電流有無電流)分析論證分析論證N極插入線圈極插入線圈有有線圈中的磁場線圈中的磁場 時，時，線圈中有感應(yīng)電流；線線圈中有感應(yīng)電流；

5、線圈中的磁場圈中的磁場 時，線時，線圈中無感應(yīng)電流圈中無感應(yīng)電流N極停在線圈中極停在線圈中無無N極從線圈中抽出極從線圈中抽出有有S極插入線圈極插入線圈 有有S極停在線圈中極停在線圈中 無無S極從線圈中抽出極從線圈中抽出 有有變化變化不變不變第9頁/共42頁返回(3)模仿法拉第的實驗?zāi)７路ɡ诘膶嶒?如圖如圖413所示所示)： 圖圖413第10頁/共42頁返回實驗操作實驗操作實驗現(xiàn)實驗現(xiàn)象象(線圈線圈B中中有無電流有無電流)分析論證分析論證開關(guān)閉合瞬間開關(guān)閉合瞬間有有線圈線圈B中磁場中磁場 時，時，線圈線圈B中有感應(yīng)電流；中有感應(yīng)電流；磁場磁場 時，線圈時，線圈B中中無感應(yīng)電流無感應(yīng)電流開關(guān)斷開

6、瞬間開關(guān)斷開瞬間有有開關(guān)保持閉合，滑動開關(guān)保持閉合，滑動變阻器滑片不動變阻器滑片不動無無開關(guān)保持閉合，迅開關(guān)保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑速移動滑動變阻器的滑片片 有有變化變化不變不變第11頁/共42頁返回 (4)歸納結(jié)論：歸納結(jié)論： 只要穿過只要穿過 導(dǎo)體回路的導(dǎo)體回路的 發(fā)生變化，閉發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。閉合閉合磁通量磁通量第12頁/共42頁返回試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)1.發(fā)電的基本原理之一是電磁感應(yīng)。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)發(fā)電的基本原理之一是電磁感應(yīng)。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是象的科學(xué)家是 ()A.安培安培B奧斯特奧斯特C法拉第法拉第 D麥克斯韋麥克斯

7、韋答案：答案：C第13頁/共42頁返回2.某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗，某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗， 將電流表、線圈將電流表、線圈A和和B、蓄電池、開、蓄電池、開 關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖414所示的所示的 實驗電路，當它接通、斷開開關(guān)時，實驗電路，當它接通、斷開開關(guān)時， 圖圖414 電流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是電流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是 ()第14頁/共42頁返回如右圖所示的如右圖所示的各種情況，哪各種情況，哪些能產(chǎn)生電磁些能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？感應(yīng)現(xiàn)象？I第15頁/共42頁返回A線圈線圈A和和B之間是絕緣的，之間是絕緣的，B線圈所在回路中沒有電源，線圈所在回路中沒

8、有電源， 所以所以B中不可能產(chǎn)生電流中不可能產(chǎn)生電流B線圈線圈B中沒有磁場中沒有磁場C通過線圈通過線圈A的電流是恒定的，穿過線圈的電流是恒定的，穿過線圈B的磁通量不發(fā)的磁通量不發(fā) 生變化生變化D電流可以產(chǎn)生磁場，但磁場卻不能產(chǎn)生電流電流可以產(chǎn)生磁場，但磁場卻不能產(chǎn)生電流第16頁/共42頁返回解析：解析：由條件可知線圈由條件可知線圈A中電流不變，產(chǎn)生的磁場也恒定，中電流不變，產(chǎn)生的磁場也恒定，所以穿過線圈所以穿過線圈B的磁通量始終不發(fā)生變化，因此不論開關(guān)是的磁通量始終不發(fā)生變化，因此不論開關(guān)是斷開還是閉合，線圈斷開還是閉合，線圈B中均不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指中均不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指針

9、也不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因此正確選項是針也不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因此正確選項是C。答案：答案：C第17頁/共42頁返回3有一正方形閉合線圈，在足夠大的勻強磁場中運動。有一正方形閉合線圈，在足夠大的勻強磁場中運動。 圖圖415中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()圖圖415第18頁/共42頁返回解析：解析：B、C、D中線圈均在切割磁感線，中線圈均在切割磁感線，A中線圈不切割中線圈不切割磁感線，所以磁感線，所以A中線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。即使切割了磁中線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。即使切割了磁感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，比如感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，比如B和和C中的線中的線圈豎直邊切割了磁感線，但閉合

10、線圈的磁通量沒有發(fā)生圈豎直邊切割了磁感線，但閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，故變化，故B、C中的線圈也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。中的線圈也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案：答案：D第19頁/共42頁返回4如圖如圖416所示，一有限范圍的勻強所示，一有限范圍的勻強 磁場寬度為磁場寬度為d，若使一個邊長為，若使一個邊長為L的正方的正方 形導(dǎo)線框以速度形導(dǎo)線框以速度v勻速地通過磁場區(qū)域，勻速地通過磁場區(qū)域， 已知已知dL，則導(dǎo)線框通過磁場的過程中，圖，則導(dǎo)線框通過磁場的過程中，圖416 導(dǎo)線框中無感應(yīng)電流的時間等于導(dǎo)線框中無感應(yīng)電流的時間等于 ()第20頁/共42頁返回解析：解析：根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知：只要穿過閉

11、合導(dǎo)根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知：只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流，因此體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流，因此導(dǎo)線框在進入和穿出磁場的過程中有感應(yīng)電流。當導(dǎo)線導(dǎo)線框在進入和穿出磁場的過程中有感應(yīng)電流。當導(dǎo)線框全部處于磁場中時，穿過導(dǎo)線框的磁通量不發(fā)生變化，框全部處于磁場中時，穿過導(dǎo)線框的磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。根據(jù)幾何關(guān)系易知沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。根據(jù)幾何關(guān)系易知C選項正確。選項正確。答案：答案：C第21頁/共42頁返回第22頁/共42頁返回 (1)B與與S垂直時垂直時(勻強磁場中勻強磁場中)：BS。B指勻強磁場的磁感應(yīng)強度，指勻強磁場的磁感應(yīng)強度，S為

12、線圈的面積。為線圈的面積。 圖圖417 (2)B與與S不垂直時不垂直時(勻強磁場中勻強磁場中)：BS。S為線圈為線圈在垂直磁場方向上的有效面積，在應(yīng)用時可將在垂直磁場方向上的有效面積，在應(yīng)用時可將S分解到與分解到與B垂直的方向上，如圖垂直的方向上，如圖417所示，所示，BSsin 。第23頁/共42頁返回 (3)某面積內(nèi)有不同方向的磁場時：分別計算不同方某面積內(nèi)有不同方向的磁場時：分別計算不同方向的磁場的磁通量，然后規(guī)定某個方向的磁通量為正，反向的磁場的磁通量，然后規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，求其代數(shù)和。方向的磁通量為負，求其代數(shù)和。 (4)線圈為多匝時，磁通量計算不受影響，

13、因為穿過線圈為多匝時，磁通量計算不受影響，因為穿過線圈的磁感線的條數(shù)不受線圈匝數(shù)影響。線圈的磁感線的條數(shù)不受線圈匝數(shù)影響。第24頁/共42頁返回 1.如圖如圖418所示，一矩形線圈所示，一矩形線圈abcd的面積的面積S為為1102 m2，它與勻強，它與勻強磁場方向之間的夾角磁場方向之間的夾角為為30，穿過，穿過線圈的磁通量線圈的磁通量為為1103 Wb。則：。則： 圖圖418 (1)磁場的磁感應(yīng)強度磁場的磁感應(yīng)強度B為多大？為多大？ (2)若線圈以若線圈以ab邊為軸翻轉(zhuǎn)邊為軸翻轉(zhuǎn)180，求此過程穿過線圈，求此過程穿過線圈的磁通量的變化大小的磁通量的變化大小為多少。為多少。第25頁/共42頁返回

14、思路點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下兩點：解答本題時應(yīng)注意以下兩點：(1)磁通量磁通量BS中的中的S應(yīng)為線圈垂直于應(yīng)為線圈垂直于B的面積。的面積。(2)穿過線圈的磁通量有正、負之分。穿過線圈的磁通量有正、負之分。第26頁/共42頁返回答案答案(1)0.2 T(2)2103 Wb第27頁/共42頁返回 計算磁通量的變化量時，首先要明確引起磁通量變化的原因，計算磁通量的變化量時，首先要明確引起磁通量變化的原因，然后再進行計算，通常有以下幾種情況：然后再進行計算，通常有以下幾種情況： (1)B不變，不變，S變，則變，則BS； (2)B變化，變化，S不變，則不變，則BS； (3)B變，變，S也變，則也

15、變，則B2S2B1S1； (4)B不變，不變，S不變，不變，變化，則變化，則BS(sin 2sin1)。第28頁/共42頁返回第29頁/共42頁返回 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況： a磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B不變，線圈面積不變，線圈面積S發(fā)生變化，例如閉合發(fā)生變化，例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時。電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時。 b線圈面積線圈面積S不變，磁感應(yīng)強度不變，磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化，例如線圈發(fā)生變化，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對運動時或者磁場是由通電螺線管產(chǎn)生，與磁體之間發(fā)生相對運動時或者磁場是由通電螺線管產(chǎn)生，而

16、螺線管中的電流變化時。而螺線管中的電流變化時。 c磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B和回路面積和回路面積S同時發(fā)生變化，此時可由同時發(fā)生變化，此時可由10計算并判斷磁通量是否變化。計算并判斷磁通量是否變化。第30頁/共42頁返回 d線圈面積線圈面積S不變，磁感應(yīng)強度不變，磁感應(yīng)強度B也不變，但二者之也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時。間夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時。 (3)磁通量的變化量磁通量的變化量與磁通量與磁通量意義不同，大小也意義不同，大小也沒有必然的聯(lián)系。感應(yīng)電流的產(chǎn)生與沒有必然的聯(lián)系。感應(yīng)電流的產(chǎn)生與無關(guān)，只取決于無關(guān)，只取決于的變化，即與的變化，即與有關(guān)。有關(guān)。第3

17、1頁/共42頁返回 名師點睛名師點睛磁感線的條數(shù)可用來形象地表示一個回磁感線的條數(shù)可用來形象地表示一個回路的磁通量大小，所以判斷穿過閉合電路的磁通量是否變路的磁通量大小，所以判斷穿過閉合電路的磁通量是否變化時，可充分利用穿過閉合電路的磁感線的條數(shù)是否變化化時，可充分利用穿過閉合電路的磁感線的條數(shù)是否變化來判斷某過程中磁通量是否變化。來判斷某過程中磁通量是否變化。第32頁/共42頁返回 2.如圖如圖419所示，導(dǎo)線所示，導(dǎo)線ab和和cd互互相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線cd中中無電流的是無電流的是 ()A開關(guān)開關(guān)S閉合或斷開的瞬間閉合或斷開的瞬間 圖圖419B開關(guān)開

18、關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向左滑是閉合的，但滑動觸頭向左滑C開關(guān)開關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向右滑是閉合的，但滑動觸頭向右滑D開關(guān)開關(guān)S始終閉合，滑動觸頭不動始終閉合，滑動觸頭不動第33頁/共42頁返回思路點撥思路點撥解答本題時可按以下思路進行：解答本題時可按以下思路進行：第34頁/共42頁返回 解析解析如果導(dǎo)線如果導(dǎo)線cd中無電流產(chǎn)生，則說明通過上面中無電流產(chǎn)生，則說明通過上面的閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，也就說明通過導(dǎo)線的閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，也就說明通過導(dǎo)線ab段的電流沒有發(fā)生變化。段的電流沒有發(fā)生變化。 顯然，開關(guān)顯然，開關(guān)S閉合或斷開的瞬閉合或斷開的瞬間、開關(guān)間、開關(guān)S閉合但滑動觸頭向左滑的過程、開關(guān)閉合但滑動觸頭向左滑的過程、開關(guān)S閉合但閉合但滑動觸頭向右滑的過程都會使通過導(dǎo)線滑動觸頭向右滑的過程都會使通過導(dǎo)線ab段的電流發(fā)生段的電流發(fā)生變化，使變化，