2020版高中物理第1章電磁感應(yīng)1.1磁生電的探索學(xué)案魯科版選修

1、文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持第1講磁生電的探索目標(biāo)定位1.知道奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過(guò)程.2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件.3.能說(shuō)出磁通量變化的含義，會(huì)利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件解決實(shí)際問(wèn)題.二預(yù)包導(dǎo)矍£楂理識(shí)記點(diǎn)撥一、電磁感應(yīng)的探索歷程1 .電生磁：1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng).2 .磁生電：1821年，法拉第開(kāi)始了磁生電的研究.1831年，他終于悟出了磁生電的基本原理，進(jìn)一步揭示了電和磁的內(nèi)在聯(lián)系.二、科學(xué)探究一一感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1 .導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如圖1所示，將可移動(dòng)導(dǎo)體AB放

2、置在磁場(chǎng)中，并和電流表組成閉合回路.實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下:圖1實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（啟尢電流）實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論導(dǎo)體棒靜止無(wú)導(dǎo)體AB切割磁感線，改變了回路在磁場(chǎng)中的面積，通過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無(wú)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有2 .磁鐵在螺線管中運(yùn)動(dòng)如圖2所示，將螺線管與電流表組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管.實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下：圖2實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（啟尢電流）實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論N極插入線圈有將磁鐵插入或拔出螺線管時(shí)，通過(guò)螺線管閉合回路的磁場(chǎng)發(fā)生變化，引起磁通量發(fā)生艾化，后感應(yīng)電流產(chǎn)生N極停在線圈中九N極從線圈中抽出有S極插入線圈有S極停在線圈中無(wú)S極從線圈中抽出有3 .

3、如圖3所示，線圈A通過(guò)變阻器和開(kāi)關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面.實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下:圖3實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（線圈B中有無(wú)電流）實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論開(kāi)關(guān)閉合瞬間有導(dǎo)體、磁場(chǎng)都沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但螺線管A中的電流發(fā)生變化時(shí)，引起穿過(guò)螺線管B的磁通量發(fā)生變化，閉合螺線管B中后感應(yīng)電流產(chǎn)生開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)無(wú)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片直想一想1.思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例：（1）將實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)2比較，實(shí)驗(yàn)3中的螺線管A的作用是什么?(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件都跟哪個(gè)物理量有關(guān)？答案(1)等效磁鐵；(2)磁通量以及磁通量的變化.想一想2.哪些情

4、況可以引起磁通量中的變化？答案由中=85可知，磁通量的變化有三種情況：磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化；磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，有效面積S不變；磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S同時(shí)發(fā)生變化.4 .實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.5 .因磁通量的變化產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流.L課堂講義f.涕化.探究一、磁通量的理解及變化分析1 .磁通量的計(jì)算(1)B與S垂直時(shí)：中=8$S為線圈的有效面積.如圖4(a)所示.(2) B與S不垂直時(shí)：中=8&=巳S,Si為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積.B，為B在垂直于S方向上的分量.如圖(b)、所示.(3

5、)某線圈所圍面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí)，規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和，如圖(d)所示.(h>(c)圖42 .磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)表示與規(guī)定的穿入方向相同或相反，穿過(guò)某一面的磁通量等于各部分磁通量的代數(shù)和.3 .磁通量變化的四種情況:情況圖示舉例磁通量變化B/、變,S變化曲A=BASB變化，S不變化n|,A =A BSB變化，S也變化A =B2S2 BiSB不變，S不變，e變化A(I)=BS(sin8 2sin 9 i)(9為閉合回路與磁場(chǎng)方向的夾角)4 .用磁感線的條數(shù)表示磁通量.當(dāng)回路中有不同方向的磁感線穿過(guò)時(shí)，磁通量是指穿過(guò)某一面磁感線的“凈”條數(shù)

6、，即指不同方向的磁感線的條數(shù)差.【例11如圖5所示，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，a,b為垂直磁場(chǎng)放置的兩個(gè)圓環(huán)，分別用b表示穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量，則下列表述正確的是()圖5-7 -A.a>bC.a<b圖6B.a=bD.無(wú)法確定解析本題利用公式=BS進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算日注意S為垂直磁場(chǎng)方向所圍磁場(chǎng)的有效面積，不一定是線圈的面積，同時(shí)注意磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān).由于磁場(chǎng)在圓環(huán)a、b中的面積相等，所以穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量是相等的，則a=b,B正確.故選B.答案B【仞2如圖6所示，有一個(gè)垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B=0.8T,磁場(chǎng)的邊界為圓形，圓心為Q半徑為1cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上三個(gè)圓線圈，圓

7、心均在O處，A線圈半徑為1cm,10匝；B線圈半徑為2cm,1匝；C線圈半徑為0.5cm,1匝.求：(1)在B減至0.4T的過(guò)程中，A和B中磁通量各改變了多少.(2)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中，C中磁通量改變了多少.解析本題主要考查磁通量改變量的求解，可由A=2i來(lái)求.注意(I)=BS中的S為對(duì)磁通量有貢獻(xiàn)的有效面積.對(duì)A線圈：1=BlTtR2,2=艮兀R2.磁通量改變量AA=|21=(0.80.4)X3.14X(1X102)2Wb=1.256X104Wb.對(duì)B線圈：A(Db=|21=(0.80.4)X3.14X(1X102)2Wb=1.256X104Wb.(2)對(duì)C線圈：1'

8、;=B%r2,在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中，2=B1ttr2-cos30°.磁通量改變量A©=|2'1'|=B兀r2(1cos30°)=0.8X3.14x(5x103)2x(10.866)Wb=8.4x106Wb.針對(duì)訓(xùn)練1如圖7所示，線框與通電直導(dǎo)線均位于水平面內(nèi)，當(dāng)線框abcd由實(shí)線位置在水平面內(nèi)向右水平移動(dòng)，逐漸移動(dòng)到虛線位置，穿過(guò)線框的磁通量如何變化？圖7答案線框的水平移動(dòng)，可分為三個(gè)階段.第一階段，從實(shí)線位置開(kāi)始至bc邊到達(dá)直導(dǎo)線位置，穿過(guò)線框的磁通量逐漸增大.第二階段，從bc邊抵達(dá)直導(dǎo)線處開(kāi)始至ad邊到達(dá)直導(dǎo)線為止，由于向外的磁

9、感線逐漸減少，向里的磁感線逐漸增多，所以穿過(guò)線框的總磁通量先減少(當(dāng)ab、dc兩邊中點(diǎn)連線與直導(dǎo)線重合時(shí)，磁通量為零)后增大.第三階段，從ad邊離開(kāi)直導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)開(kāi)始至線框抵達(dá)虛線位置為止，穿過(guò)線框的磁通量逐漸減少.解析直線電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線的形狀是以導(dǎo)線上的點(diǎn)為圓心的在豎直平面內(nèi)的一組組同心圓，在電流I的右邊磁感線的方向垂直水平面向里，在電流I的左邊磁感線的方向垂直水平面向外.磁感線的疏密分布是越靠近導(dǎo)線磁感線越密，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁感線越稀疏.二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷1 .產(chǎn)生條件(1)電路閉合.(2)磁通量發(fā)生變化.如果回路不閉合，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但仍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就好比直流電路一樣

10、，電路不閉合，沒(méi)有電流，但電源仍然存在.（1）注意磁感線的反穿情況，磁通量指的是穿過(guò)某面的磁感線的“凈”條數(shù).（2）磁通量是指穿過(guò)某面的合磁通量.卜圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）答案B解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A中，電路沒(méi)閉合，無(wú)感應(yīng)電流；B中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C中，穿過(guò)線圈的磁感線相互抵消，中恒為零，無(wú)感應(yīng)電流;D中，磁通量不發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流.針對(duì)訓(xùn)練2在一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通以如圖8所示的恒定電流時(shí)，套在長(zhǎng)直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)（環(huán)面與導(dǎo)線垂直，長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)環(huán)的中心）,當(dāng)發(fā)生以下變化時(shí)，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是圖8A.保持電流不變，使導(dǎo)線環(huán)上下移動(dòng)B.保持導(dǎo)線環(huán)不變，使長(zhǎng)直

11、導(dǎo)線中的電流增大或減小C.保持電流不變，使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時(shí)針（或逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)D.保持電流不變，環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動(dòng)答案C解析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是磁通量發(fā)生改變，題圖所示位置環(huán)中沒(méi)有磁通量，A、B、D沒(méi)有使磁通量發(fā)生改變，所以都錯(cuò).只有C在轉(zhuǎn)動(dòng)中使得環(huán)中磁通量發(fā)生改變，選C.對(duì)點(diǎn)練習(xí)上鞏固應(yīng)用，反饋對(duì)磁通量及其變化的理解1.關(guān)于磁通量的概念，以下說(shuō)法中正確的是（）A.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過(guò)閉合回路的磁通量也越大B.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈面積越大，則磁通量也越大C.穿過(guò)線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D.磁通量發(fā)生變化，一定是磁場(chǎng)發(fā)生變化引起的答案C解析穿過(guò)閉合回路的磁通量

12、大小取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度、回路所圍面積以及兩者夾角三個(gè)因素，所以只了解其中一個(gè)或兩個(gè)因素?zé)o法確定磁通量的變化情況，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；同樣由磁通量的特點(diǎn)，也無(wú)法判斷其中一個(gè)因素的情況，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.2.恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)圓形閉合線圈，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向，當(dāng)線圈在此磁場(chǎng)中做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生了變化（）A.線圈沿自身所在的平面做勻速運(yùn)動(dòng)B.線圈沿自身所在的平面做加速運(yùn)動(dòng)C.線圈繞任一直徑做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D.線圈繞任一直徑做變速轉(zhuǎn)動(dòng)答案CD產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件3 .金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)，線圈中有感應(yīng)電流的是（）答案A解析在選項(xiàng)B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項(xiàng)D中磁通量始終最大，保持不變，不發(fā)生變化，也沒(méi)有感應(yīng)電流；選項(xiàng)A中，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量做周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確.4 .如圖9,AB兩回路中各有一開(kāi)關(guān)Si、S2,且回路A中接有電源，回路B中接有靈敏電流圖9A.先I羽合S2,后閉合Si的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B.Si、&閉合后，再斷開(kāi)&的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)C.先I羽合Si,后閉合S2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)文檔來(lái)